JP5721549B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置に関し、特に配風口の開口面積を調節する板状のドアによって空気流路を形成するケーシングを備えた車両用空調装置に関する。

この種の車両用空調装置は、配風口の開口面積を調節する板状のドアによって空気流路を形成するケーシングを備えている。上記空気流路は上記ドアの他、配風口に向けて空気を導くガイド部と、上記ドアが閉時に当接するシート部とにより形成される。そして、特許文献１には、上記ドアが当接するシート部を上記空気流路内に突設し、その上流側又は下流側の少なくとも何れか一方の上記空気流路内に突起部を突設した自動車用空調装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。

当該従来技術では、ドア全開時に上記配風口が全開となった状態で上記空気流路を高速空気が流れるとき、上記シート部及び上記突起部によって、これらを有する面にて発生する空気の剥離流や剥離流により発生する空気の渦流に起因した低周波数を主とした広帯域の騒音が低減されると想定される。

特開２００６−１５１３１６号公報

ところで、上記空調装置では、暖房時に乗員の足下に温風を配風するフット吹出モードが選択された場合、デフロスタ吹出口に連通する配風口が微小開度となるようにドアを調節し、フロントガラスに向けてデフロスタ吹出口から温風を少量配風する、いわゆるデフ漏らしを行うことによりフロントガラスの曇りを防止している。このときには配風口が微小開度となるため、配風口を高速空気が通過することにより空気の圧力変動やこれに伴う剥離流、ひいては渦流の発生によって空気が振動し、この空気振動によってドアが共振して高周波数の笛吹音が発生するおそれがある。

しかしながら、上記従来技術では配風口が微小開度となるときを想定していないため、上記デフ漏らしによって生じる高周波数の笛吹音につき格別な配慮がなされておらず、車両用空調装置における騒音抑制には依然として課題が残されている。
本発明は、車室内の快適性、及びフロントガラスの防曇効果を確保しつつ、高周波数の笛吹音を確実に防止することができる車両用空調装置を提供する。

本発明は、配風口に向けて空気を導くガイド部と、配風口を微小開度に調節可能なドアと、配風口の閉塞時にドアが当接されるシート部とで空気流路を形成するケーシングを備え、ケーシングは、ガイド部の空気流路側に突設される第１突条部と、シート部の空気流路側に突設され、配風口の閉塞時にドアが押圧される先端部、及び、先端部からシート部の背面に亘って円弧状の曲面で連なる湾曲部からなる第２突条部とを有する車両用空調装置である（請求項１）。

好ましくは、ケーシングは、ガイド部、シート部及びドアによって空気が一時滞留する空間を区画し、第１突条部は、空気流路の空気流方向で空間の入口に位置するガイド部の外端縁部に突設される（請求項２）。
好ましくは、空気流路は車両用空調装置のデフロスタ吹出口に連通される（請求項３）。

本発明によれば、第１突条部を形成することにより、ガイド部で導かれる空気を第１突条部に衝突させて減速させることができるため、高速空気が微小開度となる配風口を通過することで発生する空気の圧力変動を抑制することができる。
しかも、第２突条部を先端部と湾曲部とから形成することにより、配風口が微小開度となるとき、先端部を超えた空気を湾曲部の一部に沿わせて円滑に流すことができるため、配風口が微小開度となるときに先端部の下流側に発生する空気の剥離流を抑制し、配風口を通過した空気が渦流となるのを抑制することができる。従って、配風口が微小開度となるときに空気が圧力変動及び渦流によって振動し、この空気振動によってドアが共振するのを効果的に抑制することができるため、ドアの共振に起因して発生する高周波数の笛吹音を確実に防止することができる（請求項１）。

また、本発明によれば、第１突条部は、空気流路の空気流方向において空気が一時滞留する空間の入口に位置するガイド部の外端縁部に突設されることにより、空間の入口の手前で空気を減速させることができるため、高速空気が流入することによって空間の空気の圧力が上昇し、これにより先端部に衝突する空気の流速が上昇するのを効果的に抑制することができる。従って、高速空気が先端部に衝突することによって発生する先端部の下流側の空気の圧力変動を効果的に抑制することができ、空気の圧力変動、これに起因して発生する高周波数の笛吹音を更に確実に防止することができる（請求項２）。

また、本発明によれば、空気流路は車両用空調装置のデフロスタ吹出口に連通されることにより、フロントガラスの防曇効果を確保しつつ、高周波数の笛吹音を確実に防止することができる（請求項３）。

本発明の一実施形態に係る車両用空調装置の要部断面図である。 図１の状態のデフロスタ吹出用配風口を拡大して示した図である。 図２の状態における空気流を示した図である。 図２の状態において第１及び第２突条部を有しない従来構造の場合の空気流を示した図である。 図３の構造の場合と図４の構造の場合との騒音レベルの大小を騒音の周波数の大きさに応じて比較したグラフである。 図１の状態において、エアミックス用ドアのみを冷房時（全開）の位置に変えたときの空気流路全体における空気流を示した図である。 図１の状態のエアミックス用ドアが中間位置（約５０％開度）となるときの空気流路全体における空気流を示した図である。 図１の状態において、エアミックス用ドアのみを暖房時（全閉）の位置に変えたときの空気流路全体における空気流を示した図である。 図６（冷房時）、図７（中間位置）、図８（暖房時）におけるそれぞれの笛吹音ピークレベルの大小を図３の構造の場合、図４の構造の場合で比較したグラフである。

以下に本発明の一実施形態に係る車両用空調装置１について図面を参照して説明する。
図１は空調装置１の要部断面図を示している。空調装置１は、図示しない冷凍サイクル等を構成する冷媒回路に組み込まれた熱交換器における熱交換等により、空気を乗員の所望の車室温度に冷却又は加熱して吹出口から車室に送風する。

空調装置１はケーシング２を備え、ケーシング２内には空気流路４が形成されている。空気流路４には、図示しない送風機、当該送風機から送られた空気を冷却する冷却用熱交換器であるエバポレータ６、エバポレータ６で冷却された空気を加熱する加熱機器であるヒータ８、ヒータ８とエバポレータ６との間に配置されてヒータ８に送る空気とヒータ８をバイパスする空気との混合率を調整するエアミックス用ドア１０が配置されている。

更に、空気流路４にはフット吹出用ドア１２、フェイス吹出用ドア１４、デフロスタ吹出用ドア（ドア）１６が配置され、これら各ドア１０，１２，１４，１６を開にすることによって空気流路４の一部をなすフット吹出用配風口１８、フェイス吹出用配風口２０，２２、デフロスタ吹出用配風口（配風口）２４が形成される。これら各配風口１８，２０，２２，２４は、ケーシング２のフット吹出用開口部（図示しない）、フェイス吹出用開口部２６、デフロスタ吹出用開口部２８に連通され、これら各開口部２６，２８等は車室に開口された、何れも図示しないフット吹出口、フェイス吹出口、デフロスタ吹出口にそれぞれ連通されている。

そして、エアミックス用ドア１０の開度を調整することにより空気を乗員の所望の車室温度に調整することができ、フット吹出用ドア１２、フェイス吹出用ドア１４、デフロスタ吹出用ドア１６の開度を調整することにより上記温度調整された空気が所望の上記吹出口から送風される。

図１に示す状態では、エアミックス用ドア１０は中間位置である約５０％開度、フット吹出用ドア１２は全開、フェイス吹出用ドア１４は全閉、デフロスタ吹出用ドア１６は全閉位置から１〜２°程度の傾斜をなして微開された状態となっている。即ち、この状態においては、暖房時にエアミックス用ドア１０が中間位置となる空調温度の温風を乗員の足下に配風するフット吹出モードが選択されており、デフロスタ吹出口に連通するデフロスタ吹出用配風口２４が微小開度となるようにデフロスタ吹出用ドア１６が調節されている。これにより、車両の図示しないフロントガラスの内面に向けてデフロスタ吹出口から温風を少量配風する、いわゆるデフ漏らしが行われ、暖房時におけるフロントガラスの曇りが効果的に防止される。

各ドア１０，１２，１４，１６は、それぞれ回転軸１０ａ，１２ａ，１４ａ，１６ａと、これらの各回転軸に枢支される板状のドア本体１０ｂ，１２ｂ，１４ｂ，１６ｂとから構成され、それぞれの回転軸１０ａ，１２ａ，１４ａ，１６ａの駆動によってドア本体１０ｂ，１２ｂ，１４ｂ，１６ｂの傾斜を調整することにより開閉される揺動式のドアである。また、各ドア本体１０ｂ，１２ｂ，１４ｂ，１６ｂの全閉時におけるシール面をなす表面はスポンジ状のシール部材で被覆されている。

ケーシング２の内方に向かう外縁部には、空気流路４において、エバポレータ６を通過した後にヒータ６を通過した空気をケーシング２の内方に導いた後にフット吹出用配風口１８に向け導くフット吹出用ガイド部３０、フット吹出用配風口１８の閉塞時にフット吹出用ドア１２が当接されるフット吹出用シート部３２、フェイス吹出用配風口２２とデフロスタ吹出用配風口２４とに分流して空気を導くフット吹出用兼デフロスタ吹出用ガイド部（ガイド部）３４、フェイス吹出用配風口２０，２２の閉塞時にフェイス吹出用ドア１４がそれぞれ当接されるフェイス吹出用シート部３６，３８、デフロスタ吹出用配風口２４の閉塞時にデフロスタ吹出用ドア１６が当接されるデフロスタ吹出用シート部（シート部）４０、エバポレータ６を通過した空気をそのままケーシング２の内方に導くエバポレータ用ガイド部４２、エバポレータ６を通過した後エアミックス用ドア１０で分流された空気をヒータ８に導くヒータ用ガイド部４４、エアミックス用ドア１０が当接されるエアミックス用シート部４６が延設され、これら各ガイド部及び各シート部が各ドアと共に各配風口から各開口部を経て各吹出口に連通する空気流路４の内壁を形成している。

図２は、図１の状態のデフロスタ吹出用配風口２４を拡大して示す。この配風口２４におけるガイド部３４とシート部４０とは断面視で約１２０°程度の交差する位置にケーシング２の内方に向けて延設され、ガイド部３４の外端縁部には配風口２４側のガイド面３４ａに略垂直に第１突条部４８が突設されている。第１突条部４８は、図２に示すように例えば高さＨは２〜３ｍｍ、外縁端部の端面からの距離Ｌは０〜２ｍｍ、厚みＴは１〜３ｍｍの板状に形成される。

ケーシング２は、ガイド部３４、シート部４０及びドア１６によって空気が一時滞留する空間５０を区画しており、第１突条部４８はガイド部３４の外端縁部に突設されていることにより、配風口２４への空気流方向でみて空間５０の入口に位置付けられ、空気流路４における空気流を乱して減速させるいわば偏流板の役割を担っている。

また、シート部４０の外端縁部には配風口２４側のシート面４０ａに第２突条部５２が突設されている。第２突条部５２は、配風口２４の閉塞時、シート面４０ａから隆起した先端部５２ａがドア１６に押圧されることでドア本体１６のシール面１６ｃを覆うシール部材に埋没され、ドア１６との間にシール部を形成する。また、第２突条部５２には、先端部５２ａからシート面４０ａと表裏をなす背面４０ｂに亘って湾曲部５２ｂが形成され、湾曲部５２ｂは円弧状の所定の曲率をなす連続した継ぎ目のない滑らかな曲面で形成されている。

図３は、図２の状態における空気流を示し、図４は、図２の状態において第１及び第２突条部４８，５２を有しない従来構成の場合の空気流を示す。図３の場合には矢印で示すように、空気がガイド部３４で導かれる手前で第１突条部４８に衝突して減速された後に空間５０に流入される。空間５０に流入された低速空気は、先端部５２ａを超えた後、湾曲部５２ｂの一部に沿って剥離流や渦流を発生することなく円滑に流れる。

一方、図４の場合には、空気は第１突条部４８を有しないガイド部５４に導かれ、そのまま空間５０に流入し、鋭角をなす突条部５６の先端部５６ａに衝突する。この際、先端部５６の前後において空気の圧力が大きく変動する。先端部５６を超えた空気は衝突により減速されるものの、先端部５６に連なる外縁部の平端面５６ｂから剥離し、複数の渦流を発生している。上記空気の圧力変動及び剥離流に起因する渦流の発生は配風口２４周辺に空気振動を引き起こし、この空気振動によって主としてドア１６が共振し、高周波数の笛吹音が発生する。

図５は、図３の場合と図４の場合との騒音レベルの大小を騒音の周波数の大きさに応じて比較したグラフである。この図から明らかなように、図４の場合には、比較的高周波数となる領域で大きな騒音が発生し、換言すると、矢印で示す高周波数の笛吹音が発生する。これに対し、図３の場合には、矢印で示すように、図４の場合のような笛吹音が発生しないことが実験により判明している。

図６〜図８は、図１の状態において、それぞれエアミックス用ドア１０のみを冷房時（全開）、中間位置（約５０％開度）、暖房時（全閉）の位置に変えたときの空気流路４全体における空気流を示した図である。
図６の場合には、エバポレータ６を通過した低温空気５８（破線で示す）がフット吹出用配風口１８に流入すると共に、比較的高速で第１突条部４８に衝突する。

図７は、図１〜図５で説明したエアミックス用ドア１０の開度と同じ状態を示す。この場合には、エバポレータ６を通過した低温空気５８のうちの約５０％の量の低温空気６０はヒータ８を更に通過して高温空気６２（実線で示す）となる一方、エバポレータ６を通過した空気のうちの残りの約５０％の量の空気はそのまま低温空気５８としてケーシング２の内方に流入する。この際、エアミックス用ドア１０は、図６の場合に比して空気流路４の流路を狭めると共に低温空気５８にとってのガイド部としても機能するため、図６の場合に比してエバポレータ６を通過した後の低温空気５８が高速となる。これにより、低温空気５８は極めて高速で第１突条部に衝突する一方、高温空気６２は高速となる低温空気５８の空気流によって流れを変えられ、低温空気５８と混合しながらフット吹出用配風口１８に流入される。

図８の場合には、エバポレータ６を通過した低温空気５８は全量がヒータ８を通過して高温空気６２となる。この高温空気６２はヒータ８から近くの開口部であるフット吹出用配風口１８にほぼ全量がそのまま流入すると共に、残りの若干量の高温空気６２がヒータ８通過後に流れてくる過程で減速され、図６及び図７の場合に比して比較的低速で第１突条部４８に衝突する。このように、エアミックス用ドア１０の開度によって空気流路４全体における空気流が変化し、第１突条部４８に衝突する空気の速度も変化する。

図９は、図６（冷房時）、図７（中間位置）、図８（暖房時）におけるそれぞれの笛吹音ピークレベルの大小を図３の場合、図４の場合で比較したグラフである。
先ず従来の図４の構造の場合について説明すると、冷房時においてエアミックス用ドア１０の開度が５０％を超えて１００％に近づいていく開度領域では、上述したように比較的高速となる空気がそのまま空間５０に流入し、鋭角の先端部５６ａに直接に衝突し、先端部５６ａを超えた後に渦流を発生することから、比較的大きな笛吹音ピークレベルが維持されている。また、エアミックス用ドア１０が約５０％開度の中間位置となる領域では、上述したように空気は極めて高速でそのまま空間５０に流入し、先端部５６ａに直接に衝突し、先端部５６ａを超えた後に渦流を発生することから、最も大きな笛吹音ピークレベル（ＡｄＢ）となっている。また、暖房時においてエアミックス用ドア１０の開度が５０％を下回って０％に近づいていく開度領域では、上述したように空気が比較的低速で空間５０にそのまま流入する。従って、この低速空気が先端部５６ａに衝突しても先端部５６ａの前後で生じる圧力変動は小さいことから、エアミックス用ドア１０の開度が０％に近づくにつれて笛吹音ピークレベルも徐々に小さくなり、乗員に聴こえない程度の最低の笛吹音ピークレベル（ＢｄＢ）となる。

これに対し本実施形態の図３の構造の場合には、エアミックス用ドア１０が図６〜図８の何れの開度状態のときであっても、空気がガイド部３４で導かれる手前で第１突条部４８に衝突して十分に減速された後に空間５０に流入されることから、この低速空気が先端部５２ａに衝突しても、先端部５２ａの前後で生じる圧力変動は小さい。また、空気は先端部５２ａを超えた後も湾曲部５２ｂの一部に沿って剥離流や渦流を発生することなく円滑に流れることから、笛吹音ピークレベルは、エアミックス用ドア１０の開度にかかわらず、図４の暖房時における場合とほぼ同じの最低の笛吹音ピークレベル（ＢｄＢ）近傍に維持されることが実験により判明している。尚、図３の場合において、第１突条部４８のみを排除し、第２突条部５２のみを設けた構成では、エアミックス用ドア１０の中間位置において、最大の笛吹音ピークレベル（ＡｄＢ）よりも小さいが最小の笛吹音ピークレベル（ＢｄＢ）よりも大きい中間の笛吹音ピークレベル（ＣｄＢ）となることが実験により判明している。

以上のように本実施形態の車両用空調装置１は、第１突条部４８を形成することにより、ガイド部３４で導かれる空気を第１突条部４８に衝突させて減速させることができるため、高速空気が微小開度となる配風口２４を通過することで発生する空気の圧力変動を抑制することができる。

しかも、第２突条部５２を先端部５２ａと湾曲部５２ｂとから形成することにより、配風口２４が微小開度となるとき、先端部５２ａを超えた空気を湾曲部５２ｂの一部に沿わせて円滑に流すことができるため、配風口２４が微小開度となるときに先端部５２ａの下流側に発生する空気の剥離流を抑制し、配風口２４を通過した空気が渦流となるのを抑制することができる。従って、配風口２４が微小開度となるときに空気が圧力変動及び渦流によって振動し、この空気振動によってドア１６が共振するのを効果的に抑制することができるため、ドア１４の共振に起因して発生する高周波数の笛吹音を確実に防止することができる。

また、第１突条部４８は空間５０の入口に位置するガイド部３４の外端縁部に突設されることにより、空間５０の入口の手前で空気を減速させることができるため、高速空気が流入することによって空間５０の空気の圧力が上昇し、これにより先端部５２ａに衝突する空気の流速が上昇するのを効果的に抑制することができる。従って、高速空気が先端部５２ａに衝突することによって発生する先端部５２ａの下流側の空気の圧力変動を効果的に抑制することができ、空気の圧力変動、これに起因して発生する高周波数の笛吹音を更に確実に防止することができる。

本発明は、上述の実施形態に制約されるものではなく種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、空気流路４が車両用空調装置１のデフロスタ吹出口に微小開度となる配風口２４で連通されるデフ漏らし時を想定しており、この場合にはフロントガラスの防曇効果を確保しつつ、高周波数の笛吹音を確実に防止することができる。しかし、デフ漏らし時に限定されず、上記デフ漏らし時と同様の運転モードや空気流となる場合においても同様のガイド部３４及びシート部４０をケーシング２に形成することで、高周波数の笛吹音を防止可能であることは勿論である。

１ 車両用空調装置
２ ケーシング
４ 空気流路
１６ デフロスタ吹出用ドア（ドア）
２４ デフロスタ吹出用配風口（配風口）
３４ フット吹出用兼デフロスタ吹出用ガイド部（ガイド部）
４０ デフロスタ吹出用シート部（シート部）
４０ｂ 背面
４８ 第１突条部
５０ 空間
５２ 第２突条部
５２ａ 先端部
５２ｂ 湾曲部

Claims (3)

1. 配風口に向けて空気を導くガイド部と、前記配風口を微小開度に調節可能なドアと、前記配風口の閉塞時に前記ドアが当接されるシート部とで空気流路を形成するケーシングを備え、
   前記ケーシングは、
   前記ガイド部の前記空気流路側に突設される第１突条部と、
   前記シート部の前記空気流路側に突設され、前記配風口の閉塞時に前記ドアが押圧される先端部、及び、前記先端部から前記シート部の背面に亘って円弧状の曲面で連なる湾曲部からなる第２突条部と
   を有することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記ケーシングは、前記ガイド部、前記シート部及び前記ドアによって空気が一時滞留する空間を区画し、
   前記第１突条部は、前記空気流路の空気流方向で前記空間の入口に位置する前記ガイド部の外端縁部に突設されることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記空気流路は前記車両用空調装置のデフロスタ吹出口に連通されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。

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