JP6097129B2 - 空気吹出装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気流路を形成する筒体（リテーナ）と、その筒体の内部に回動可能に支持されるとともに空気流路を閉鎖または開放する流路調整板（フィン）と、を備えた空気吹出装置に関する。

従来から、自動車室内などの環境を調整することを目的とし、冷暖房用の空気の供給および遮断の切り換え（流路の開閉）、ならびに、冷暖房用の空気を供給する場合における空気の流れ方向（風向）の調整を行う空気吹出装置が提案されている。

従来の空気吹出装置の一つ（以下、「従来装置」とも称呼される。）は、空気流路を画成するリテーナ（筒体）と、筒体の空気吹出口に設けられる風向調整のための複数のフィン（室内側フィン群）と、このフィン群よりも空気流路の上流側に設けられる流路開閉のための複数のフィン（室外側フィン群）と、を備える。従来装置は、室外側フィン群を回動して空気流路を開閉することにより、空気吹出口から吹き出される空気の量を調整するようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。

具体的に述べると、従来装置は、空気流路を閉鎖するとき、室外側フィン群の主面がリテーナの軸線にほぼ直交するように室外側フィン群を回動させるとともに、室外側フィン群の両端のフィン（筒体の内周面に隣接するフィン）の外周部と筒体の内周面とを接触させるようになっている。これにより、従来装置は、空気流路の中央部分を室外側フィン群の主面によって閉鎖するとともに、空気流路の周辺部分をフィンの外周部と筒体の内周面との当接部分によって閉鎖するようになっている。

以下、空気吹出装置の空気流路をフィンによって閉鎖することは、便宜上、「フィンシャット」とも称呼される。

特開２００５−１２１２５９号公報

従来装置は、室外側（空気流路の上流側）フィン群の両端のフィンの外周部と、筒体の内周面と、をフィンシャット時に接触させることにより、空気流路の周辺部分を空気が通過すること（すなわち、空気の漏れ）を防ぐようになっている。ところが、フィンの外周部と筒体の内周面とを接触させても、種々の要因（例えば、フィンおよび筒体の加工精度、フィン表面および筒体表面の性状、および、フィンおよび筒体の熱変形など）に起因し、それらを常に完全に密着させることは困難である。そのため、一般に、フィンの外周部と内周面との間には、一定程度の隙間が存在する。

フィンシャット時において、フィンの上流側の空気の圧力が十分に小さければ、上述した隙間を通過する空気（以下、「漏れ空気」とも称呼される。）の量は無視できる程度に少なく、漏れ空気の流速もそれ程大きくない。ところが、フィンの上流側の空気の圧力が大きい場合、漏れ空気の量および流速が高まることによって漏れ空気の流れの中に二次元形状の規則的な渦（いわゆるカルマン渦）が生成されるとともに、この渦に起因して風切り音（以下、「笛吹き音」とも称呼される。）が生じる場合がある。

空気吹出装置の静粛性を高める観点などから、上述した笛吹き音がフィンシャット時に生じることは、出来る限り抑制されることが望ましい。ここで、流体中に置かれた物体から笛吹き音（カルマン渦）が生じることを抑制する一般的な手法として、渦の発生源である物体の表面にカルマン渦の安定生成を妨げる加工（例えば、不規則な凹凸など）を施すことが挙げられる。しかし、周知のように、空気吹出装置は自動車室内において操作者に視認され得る位置に設置されることから、その美的外観も、重要な機能の一つであると位置付けけられている。そのため、不用意に上記の加工を空気吹出装置に施すと、笛吹き音の発生は抑制され得るものの、空気吹出装置の美的外観が損なわれる可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑み、空気吹出装置の空気流路が閉鎖されている場合（フィンシャット時）における笛吹き音の発生を美的外観を損なうことなく抑制することができる空気吹出装置を提供することにある。

上記課題を達成するための本発明による空気吹出装置は、空気流路を形成する筒体と、前記筒体の内部に回動可能に支持されるとともに前記空気流路を閉鎖または開放する流路調整板と、を備える。

この空気吹出装置は、前記流路調整板が前記空気流路を閉鎖する回動位置にあるとき、前記流路調整板の外周部が前記筒体の内周面から前記空気流路内に突出する突出面の少なくとも一部を覆う、ように構成されている。

さらに、この空気吹出装置は、「前記突出面の先端部から前記筒体の内周面に向かって伸びる複数の構造体」が前記突出面上に設けられる、ように構成されている。

上記構成によれば、フィンシャット時において、筒体の突出面を流路調整板の外周部が覆うことにより、空気流路の周辺部分（筒体の内周面の近傍）が閉鎖されることになる。このとき、流路調整板の外周部と筒体の突出面との間の領域（隙間）を通過する漏れ空気の量および流速が上昇しても、筒体の突出面に設けられている複数の構造体によって漏れ空気の流れが乱される（例えば、複数の小さな流れに分割・分散される）ので、漏れ空気の流れの中に大きなカルマン渦が生じることが防がれる。

さらに、漏れ空気は、通常、上述した隙間の中を、突出面に沿って（具体的には、突出面の突出方向と平行な方向に）流れると考えられる。一方、周知のように、カルマン渦は空気の流れを妨げる物体を起点として生成される。上記構成においては、複数の構造体が、前記突出面の先端部から前記筒体の内周面に向かって伸びるように構成されているので、上述したように漏れ空気の流れを分割・分散しながらも、漏れ空気の流れが過度に妨げられることがない。そのため、この点からも、カルマン渦が生じることが抑制される。

加えて、複数の構造体が突出面の先端部から筒体の内周面に向かって伸びているので、複数の構造体が突出面上に不規則に分散している場合などに比べ、構造体が視認され難く、仮に視認されても、空気吹出装置の美的外観に大きな影響を及ぼさない。

したがって、本発明の空気吹出装置は、空気吹出装置の空気流路が閉鎖されている場合（フィンシャット時）における笛吹き音の発生を、空気吹出装置の美的外観を損なうことなく抑制することができる。

なお、上述した複数の構造体を、筒体の突出面ではなく、流路調整板の外周部に設けることによっても、上記同様の効果が得られると考えられる。ただし、流路調整板は、空気流路の開閉だけではなく、空気吹出装置から吹き出される空気の流れ方向を調整するために用いられる場合もある。その場合、不用意に流路調整板に構造体を設けると、空気の流れ方向を調整する機能が害される可能性がある。そのため、流路調整板に上述した構造体を設ける場合、空気の流れ方向を調整する機能への影響を十分に考慮することが望ましい。これに対し、上述した本発明の空気吹出装置は、空気の流れ方向を調整する機能とは独立して笛吹き音の発生を抑制することができるので、空気吹出装置の設計を比較的容易に行い得る点においても利点がある。

さらに、本発明の空気吹出装置は、筒体の内周面から突出した面（突出面）と流路調整板とによって空気流路を閉鎖しているので、筒体の内周面そのもの（突出していない面）と流路調整板とによって空気流路を閉鎖する場合に比べ、漏れ空気の流れ方向が変更される回数および漏れ空気が通過する隙間の長さが（突出面を迂回するために）増加する分だけ圧力損失も増大し、漏れ空気の流速が小さくなると考えられる。カルマン渦は一般に空気の流速が大きいほど生じ易いため、本発明の突出面によっても、笛吹き音の発生が抑制されることになる。

ところで、上記「流路調整板」は、筒体の内部において空気流路を閉鎖または開放し得る構成を備えていればよく、具体的な形状、設けられる位置、流路調整板の数（枚数）、および、回動の中心軸線の位置および傾きなどは、特に制限されない。例えば、流路調整板として、筒体の軸線に直交する中心軸線周りに回動可能な複数の流路調整板であって、それら複数の流路調整板が連動して回動することによって空気流路を閉鎖または開放する流路調整板、が採用され得る。

さらに、上記「流路調整板の外周部が・・・突出面・・・を覆」うとの表現は、流路調整板の外周部と突出面とが対面する位置関係に存在することを表す。この表現は、例えば、流路調整板の外周部と突出面とが当接（あるいは、近接または接触）する位置関係にある、と言い換え得る。また、同表現は、例えば、空気流路内の空気の流れ方向（筒体の軸線に平行な方向）から見た場合において流路調整板の外周部と突出面とが重なる（ラップする）位置関係にある、とも言い換え得る。

上記「突出面の先端部」との表現は、突出面の空気流路側の端部（頂点または稜線）と言い換え得る。さらに、上記「筒体の内周面」との表現は、突出面の筒体側の端部（突出面と筒体の内周面とが交わる交線）と言い換え得る。

上記「突出面の先端部から筒体の内周面に向かって伸びる」との表現は、必ずしも、構造体が突出面の先端部と筒体の内周面とを最短距離で結ぶ方向（すなわち、突出面が筒体の内周面から突出する方向に平行な方向）に伸びることのみ、を意味しない。すなわち、同表現は、突出面の突出方向に平行な方向に複数の構造体が伸びること、および、突出面の突出方向から所定の角度だけ傾いた方向に（すなわち、斜めに）複数の構造体が伸びること、の双方を含む。なお、突出面の突出方向については、後述される（態様１）。

上記「複数の構造体」は、突出面の先端部から筒体の内周面に向かって伸びていればよい。例えば、構造体の終端部は、筒体の内周面に到達しなくともよく（終端部が突出面の先端部と筒体の内周面との間に存在してもよく）、筒体の内周面を超えてもよい（終端部が突出面と筒体の内周面との接続位置から離れた位置に存在してもよい。）。

また、上記「複数の構造体」は、上述した構成を備えていればよく、突出面上における配置および大きさなどは特に制限されない。例えば、複数の構造体は、同一の形状の単位構造体を組み合わせることによって構成されてもよく、個々に異なる形状の単位構造体を組み合わせることによって構成されてもよい。さらに、例えば、複数の構造体の断面形状（構造体が伸びる向きに垂直な断面の形状）として、三角形状および四角形状などの多角形状、ならびに、半円形状などが採用され得る。なお、複数の構造体の具体例については、後述される（態様１〜３）。

以上、本発明の空気吹出装置の構成・効果について説明した。次いで、以下、本発明の空気吹出装置のいくつかの態様（態様１〜３）について述べる。

・態様１
上述したように、本発明の空気吹出装置においては、空気流路を閉鎖しているとき（フィンシャット時）の笛吹き音の発生防止、および、空気吹出装置の美的外観の維持、を両立する観点から、上述した構成を有する複数の構造体が筒体の突出面上に設けられる。ここで、笛吹き音の発生防止および美的外観の維持の度合いは、出来る限り高められることが望ましい。

そこで、本発明の空気吹出装置（態様１）において、
前記複数の構造体が、前記突出面の突出方向に垂直な断面が三角形状の構造体である、ように構成され得る（例えば、図７を参照。）。

上記構成により、例えば同断面が四角形状である場合などに比べ、構造体が視認され難い。そのため、突出面に複数の構造体を設けても、空気吹出装置の美的外観に大きな影響は及ばない。

ところで、上記「突出面の突出方向」との表現は、例えば、突出面の筒体側の端部（突出面と筒体の内周面とが交わる交線）から、突出面の空気流路側の端部（頂点または稜線）まで、を最短距離にて結ぶベクトルの方向、と言い換え得る。

上記「断面が三角形状である」との表現は、断面が完全な三角形の形状であることに限らず、断面が実質的に三角形とみなし得る形状（例えば、三角形の頂点が丸められた形状、および、三角形の辺が完全な直線ではなく湾曲している形状など）であることを含む。
・態様２

より具体的に述べると、本発明の空気吹出装置（態様２）において、
前記複数の構造体は、前記突出面の先端部から前記筒体の内周面に向かって伸びる三角柱形状の単位構造体の複数を、互いに隣接するように配列することにより、構成され得る（例えば、図１を参照。）。

上記構成によれば、上記単位構造体から構成される凹凸構造（簡便に述べると、山と谷とが繰り返される凹凸構造）が突出面上に形成される。よって、流路調整板と突出面との隙間に流入した漏れ空気の少なくとも一部は、単位構造体の各々によって挟まれる領域（凹凸構造の凹部分。谷の部分。）のそれぞれを通過するように分割され、そのように分割された複数の空気流が、凹部分のそれぞれを通じて上記隙間を通り抜けることになる（図３も参照。）。すなわち、上記構成によって漏れ空気が効率良く多数の小さな空気流に分割されるので、上記隙間を通り抜けた漏れ空気の流れの中に大きなカルマン渦が生じることが、更に確実に防がれる。

さらに、単位構造体（三角柱）が互いに隣接するように配列されているので、突出面には、単位構造体の稜線（三角柱の辺）が規則正しく整列した形態が観察されることになる。そのため、単位構造体が不規則に配置される場合などに比べて構造体が視認され難く、仮に視認されても、空気吹出装置の美的外観に大きな影響は及ぼさないと考えられる。

・態様３

さらに、例えば、本発明の空気吹出装置（態様３）において、
前記単位構造体は、前記突出面の突出方向に平行に伸びるように配列されるように構成され得る（例えば、図１を参照。）。

上記構成により、突出面の突出方向から所定の角度だけ傾いた方向に複数の構造体が伸びる場合に比べ、漏れ空気の流れ方向をその所定の角度だけ傾いた方向に変化させない分だけ、漏れ空気をより効率良く複数の空気流に分割することができ、笛吹き音の発生をより適切に防ぐことができる。

なお、上記説明から理解されるように、本態様（態様３）の空気吹出装置において、突出面の突出方向と、漏れ空気が突出面の近傍を流れるときの漏れ空気の流れ方向と、は平行となる。

このように、上記態様１〜２の空気吹出装置は、空気吹出装置の空気流路が閉鎖されている場合における笛吹き音の発生の抑制と、空気吹出装置の美的外観の維持と、を更に高い度合いにて両立させることができる。

以上にいくつかの態様とともに説明したように、本発明の空気吹出装置は、空気吹出装置の空気流路が閉鎖されている場合（フィンシャット時）における笛吹き音の発生を美的外観を損なうことなく抑制することができるという効果を奏する。

本発明の空気吹出装置の実施形態の例を示す断面図である。 図１に示した空気吹出装置において空気流路が閉鎖された状態を示す模式図である。 図１に示した空気吹出装置において、空気流路が閉鎖されているときの空気の流れの例を示す模式図である。 本発明の空気吹出装置の他の実施形態を示す断面図である。 本発明の空気吹出装置の他の実施形態を示す断面図である。 本発明の空気吹出装置の他の実施形態を示す断面図である。 本発明の空気吹出装置の他の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の空気吹出装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る空気吹出装置１０の概略構成を示している。具体的には、空気吹出装置１０は、空気流が内部を通過可能である中空柱状の形状（筒状）の形状を有しており（図示省略）、図１（上図）は、空気吹出装置１０の軸線ＡＸに平行な平面によって空気吹出装置１０を切断した場合における、空気吹出装置１０の概略断面図を表す。一方、図１（下図）は、空気吹出装置１０の内部に形成される突出面の構造を表す部分拡大図である。

図１（上図）に示すように、空気吹出装置１０は、筒体（リテーナ）２１と、複数の流路調整板（フィン）３１〜３５と、を備えている。

筒体２１は、中空構造を有しており、その内部に空気流路２２を形成している。これにより、筒体２１の一端（後端）２１ａから筒体２１に流入した空気流Ａが、空気流路２２を通過した後、他端（前端）２１ｂから吹き出されることになる。さらに、筒体２１は、その内周面２３から空気流路２２内に突出する突出面２４，２５を有している。

具体的には、突出面２４は、空気流路２２内に突出した部分２６の表面の一つであって、筒体２１の軸線ＡＸに略直交する面である。同様に、突出面２５は、空気流路２２に突出した部分２７の表面の一つであって、筒体２１の軸線ＡＸに略直交する面である。

ここで、図１（下面）に示すように、突出面２５には、複数の構造体ＭＳが設けられている。この複数の構造体ＭＳは、突出面２５の先端部（稜線）２５ａから筒体２１の内周面２３に向かって伸びる三角柱形状の単位構造体ＵＳ（図中の網掛け部分）の複数が互いに隣接するように配列されて、構成されている。別の言い方をすると、複数の構造体ＭＳは、突出面２５の突出方向ＰＤに垂直な断面が三角形状である構造体から構成されている。さらに、この複数の構造体は、突出面２３の突出方向ＰＤと平行な方向に伸びている。このように、本実施形態においては、複数の単位構造体ＵＳにより、山と谷とが繰り返される凹凸構造が突出面２５上に構成されている。また、突出面２４にも、上記同様の複数の構造体ＭＳが設けられている（図示省略）。

なお、この複数の構造体ＭＳは、筒体２１を射出成形等する際に筒体２１と同時に成形することによって構成されてもよく、筒体２１と複数の構造体ＭＳとを個別に成形した後にそれらを組み合わせることによって構成されてもよい。

流路調整板３１〜３５のそれぞれは、平面視における形状が略長方形の板体である。図１（上図）においては、この略直方体の板体が空気吹出装置１０の軸線ＡＸに平行な平面（板体の長手方向に垂直な平面に対応。）で切断されたときの断面が表示されている。流路調整板３１〜３５は、筒体２１の内部に設けられている。具体的に述べると、流路調整板３１は回動軸３１ａを有しており、この回動軸３１ａが筒体２１の内周面に設けられた軸受け（図示省略）に挿入されている。これにより、流路調整板３１は、筒体２１の内部において回動軸３１ａ周りに回動可能に支持されている。同様に、流路調整板３２〜３５のそれぞれは、筒体２１の内部において回動軸３２ａ〜３５ａ周りに回動可能に支持されている。さらに、流路調整板３１〜３５は、連結部材３６と連結軸３１ｂ〜３５ｂを介して連結されている。これにより、流路調整板３１〜３５は、互いに連動して回動可能となっている。

そして、図２に示すように流路調整板３１〜３５が回動軸３１ａ〜３５ａ周りに回動すると、空気流路２２が閉鎖される。具体的に述べると、空気流路２２の中央部分は、流路調整板３１〜３５が互いに重なり合うことによって閉鎖され、空気流路２２の周辺部分は、流路調整板３１の外周部が突出面２４を覆う（接触する）とともに流路調整板３５の外周部が突出面２５を覆う（接触する）ことによって閉鎖される。

ここで、上述したように空気流路２２が閉鎖されていても、複数の流路調整板３１〜３５よりも上流側の空気の圧力が相当程度に高い場合、図３に示すように、突出面２５と流路調整板３５との間の領域（隙間）を空気Ａが漏れ空気として通過する場合がある（突出面２４と流路調整板３１との間の領域においても同様である。）。

しかし、このような漏れ空気が生じる場合であっても、漏れ空気の流れは、突出面２５に設けられた複数の構造体に挟まれる凹部分を通過するように多数の小さな空気流に分割され、凹部分を通過した空気が、漏れ空気として筒体２１の前端２１ｂに向かうことになる。このように、漏れ空気の流れが小さな空気流に分割されるので、漏れ空気が生じる場合であっても大きなカルマン渦が生成され難く、笛吹き音の発生が抑制される。

さらに、複数の構造体ＭＳは、上述した形状を有していることから、視認され難く、仮に視認されても空気吹出装置１０の美的外観に大きな影響を及ぼさない。

以上が、本発明の実施形態についての説明である。

＜実施形態の総括＞
以上、図１〜図３を参照しながら説明したように、上記実施形態に係る空気吹出装置１０は、
空気流路２２を形成する筒体２１と、前記筒体２１の内部に回動可能に支持されるとともに前記空気流路２２を閉鎖または開放する流路調整板３１〜３５と、を備えた空気吹出装置であって、
前記流路調整板３１〜３５が前記空気流路２２を閉鎖する回動位置にあるとき、前記流路調整板３１，３５の外周部が、前記筒体２１の内周面２３から前記空気流路２２内に突出する突出面２４，２５の少なくとも一部を覆い、
前記突出面２４，２５の先端部から前記筒体の内周面に向かって伸びる複数の構造体ＭＳが、前記突出面２４，２５上に設けられる、ように構成されている。

さらに、空気吹出装置１０において、
前記複数の構造体ＭＳは、前記突出面２５の突出方向ＰＤに垂直な断面が三角形状の構造体から構成されている（図１を参照。）。

具体的に述べると、空気吹出装置１０において、
前記複数の構造体ＭＳは、前記突出面２５の先端部２５ａから前記筒体２１の内周面２３に向かって伸びる三角柱形状の単位構造体ＭＳの複数を互いに隣接するように配列することによって構成されている。

さらに具体的に述べると、前記単位構造体ＭＳは、前記突出面２５の突出方向ＰＤに平行に伸びるように配列されている。

＜他の態様＞
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

例えば、上述した実施形態においては、突出面２４，２５に設けられる複数の構造体として、複数の三角柱形状が繰り返し配列された構造体が採用されている。しかし、本発明の空気吹出装置においては、複数の構造体として、例えば、図４に示すように、四角柱形状の単位構造体ＵＳの複数が互いに隣接するように配列された構造（複数の四角柱形状が繰り返し配列された構造）が採用され得る。また、図５に示すように、半円形状の単位構造体ＵＳの複数が互いに隣接するように配列された構造（複数の半円形状が繰り返し配列された構造）も採用され得る。

なお、上記“三角柱形状”には、例えば、図６に示すように、断面が完全な三角形ではない形状（図では、湾曲した辺を有する三角形）である三角柱形状の単位構造体ＵＳによって構成された構造も含まれる。四角柱形状および半円形状についても同様である。

さらに、複数の構造体は、必ずしも“互いに隣接するように”配列される必要はなく、例えば、図７に示すように、所定の間隔ごとに単位構造体ＵＳの複数が配列された構造も採用され得る。

空気吹出装置１０は、例えば、自動車の車室内（インナパネル）に取り付けることができる。しかし、本発明の空気吹出装置は、自動車の車室内に限らず、例えば、空気の供給または停止が望まれる種々の部材に取り付け得る。

本発明は、空気吹出装置の空気流路が閉鎖されている場合（フィンシャット時）における笛吹き音の発生を美的外観を損なうことなく抑制することができる空気吹出装置として利用することができる。

１０・・・空気吹出装置、２１・・・筒体、２２…空気流路、２３…内周面、２４，２５…突出面、２５ａ…突出面の先端部、３１〜３５・・・流路調整板

Claims (4)

1. 空気流路を形成する筒体と、前記筒体の内部に回動可能に支持されるとともに前記空気流路を閉鎖または開放する流路調整板と、を備えた空気吹出装置であって、
   前記流路調整板が前記空気流路を閉鎖する回動位置にあるとき、前記流路調整板の外周部が、前記筒体の内周面から前記空気流路内に突出する突出面の少なくとも一部を覆い、
   前記突出面の先端部から前記筒体の内周面に向かって伸びる複数の構造体が、前記突出面上に設けられる、ように構成された空気吹出装置。
2. 請求項１に記載の空気吹出装置において、
   前記複数の構造体が、前記突出面の突出方向に垂直な断面が三角形状の構造体から構成された、空気吹出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の空気吹出装置において、
   前記複数の構造体が、前記突出面の先端部から前記筒体の内周面に向かって伸びる三角柱形状の単位構造体の複数を互いに隣接するように配列することによって構成された、空気吹出装置。
4. 請求項３に記載の空気吹出装置において、
   前記単位構造体が、前記突出面の突出方向に平行に伸びるように配列された、空気吹出装置。
   
   

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