JP6386877B2 - 空気吹出装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気流路および吹出口を画成する筒体と、吹出口を通過した空気流を目標方向へ案内する案内壁と、案内壁の一部を形成する開閉弁であって案内壁に設けられた凹部を開放または閉鎖することが可能な開閉弁と、を備えた空気吹出装置に関する。

従来から、自動車の室内などに冷暖房用の空気を供給するための空気吹出装置が提案されている。一般に、この種の空気吹出装置は、空気吹出装置から吹き出される空気流（以下「吹き出し空気流」という。）の流れ方向などを調整可能な構成を有する。

従来の空気吹出装置の一つ（以下「従来装置」という。）は、空気流路および吹出口を画成する筐体と、吹き出し空気流の流れ方向を調整するための上流側フィン及び下流側フィンと、を備えている。従来装置の空気流路は特殊な断面形状（吹出口の近傍にて同流路内に断面三角形の凸部が突出する形状）を有しており、上流側フィン及び下流側フィンによって一次整流された空気流が、この断面形状に起因して二次整流されるようになっている。この多段階の整流により、従来装置は、吹出口が狭小の場合（縦方向に短く横方向に長い長方形）であっても、吹き出し空気流の流れ方向を精度良く調整できる（特許文献１を参照。）。

特開２０１４−９１３７６号公報

従来装置は、吹き出し空気流の流れ方向を調整する機能を維持しながら、吹出口の狭小化を実現している。一方、自動車の内装部等の美観を更に向上させる観点からは、吹出口を狭小化して目立ち難くするだけでなく、吹出口を自動車のユーザ等が視認し難い位置に設けて出来る限り不可視化することが望ましい。

例えば、この不可視化の一例として、ユーザ等の視線を遮るための遮蔽物を吹出口の近傍に設けることが考えられる。しかし、従来装置の吹出口の近傍に不用意に遮蔽物を設けると、吹出口を不可視化し得るものの、その遮蔽物に起因して吹き出し空気流の流れ方向が意図しない方向に変化する可能性がある。即ち、吹出口の不可視化を図ることにより、従来装置の機能（吹き出し空気流の流れ方向を調整する機能）が損なわれる虞がある。このように、空気吹出装置としての機能を維持しながら吹出口を不可視化することは、容易ではない。

本発明は、上記課題に鑑み、空気吹出装置としての機能を損なうことなく吹出口を出来る限り不可視化することが可能な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の空気吹出装置は、
空気流路及び吹出口を画成する筒体と、前記吹出口を通過した空気流を目標方向へ案内する「案内壁」と、前記案内壁の一部を形成する開閉弁であって前記案内壁に設けられた凹部を開放又は閉鎖することが可能な「開閉弁」と、を備える。

具体的には、前記案内壁は、
前記吹出口の正面方向に対して交差する向きに突出した「凸面形状」を有すると共に、該案内壁を前記吹出口が属する仮想平面に投影したときの投影面が「前記吹出口の全体を覆う」ように配置されている。

更に、前記開閉弁は、前記目標方向に基づいて前記凹部を開放又は閉鎖するようになっている。

上記構成によれば、空気吹出装置の案内壁が上述した「凸面形状」及び「配置」を有することにより、自動車のユーザ等が「吹出口の正面方向」から空気吹出装置を見たとき、ユーザ等の視線が「案内壁」によって遮られ、吹出口がユーザ等に視認されない。更に、吹き出し空気流の「目標方向」を考慮して「開閉弁」が「案内壁に設けられた凹部を開放又は閉鎖する」ことにより、案内壁から空気流が剥がれる位置（以下「剥離位置」という。）が調整され、吹き出し空気流が「目標方向」へ案内される。

上述した本発明の特徴の詳細について、以下に述べる。

本発明における案内壁は、「吹出口を通過した空気流を目標方向へ案内する」べく、吹出口よりも下流側に設けられる。この案内壁は、「吹出口の正面方向に対して交差する向きに突出した凸面形状」を有しており、案内壁の凸面（凸形状の湾曲面）を「吹出口が属する仮想平面に投影したときの投影面」が「吹出口の全体」を覆うように配置されている（例えば、図１及び図２を参照。）。その結果、この投影方向に平行に（即ち、吹出口の正面方向から）ユーザ等が空気吹出装置を見ると、案内壁によって吹出口が隠され、吹出口がユーザ等に視認されないことになる。

一方、「吹出口を通過した空気流」は、案内壁の表面（凸形状の湾曲面）に貼り付くように案内壁に沿って流れる。これは、粘性を有する流体の近傍に物体が存在すると、流体の流れがその物体の表面に沿って湾曲する効果（コアンダ効果）が生じるためである。このように空気流が流れている際に、「案内壁に設けられた凹部」を開閉弁が「開放」したとき、空気流が凹部に曝されることになる。このとき、空気流と案内壁の表面（例えば、凹部の底）との距離が増大すること等に起因し、凹部において、コアンダ効果による付着力が失われる。その結果、凹部において、空気流が案内壁から剥がれる。これに対し、開閉弁が凹部を「閉鎖」していれば、空気流は凹部に曝されることなく「案内壁の一部を形成する」開閉弁の表面（即ち、案内壁の表面）に沿って流れる。よって、上記とは異なり、コアンダ効果による付着力は失われない。その結果、空気流は、凹部において剥がれない。なお、凹部が閉鎖されているとき、空気流は、凹部よりも下流側の所定位置（例えば、案内壁の最端部）において剥離することになる。このように、開閉弁が「案内壁に設けられた凹部を開放又は閉鎖する」と、空気流の剥離位置が変化する。

一般に、案内壁から剥がれた空気流は、剥離位置における案内壁の接平面に沿った方向（以下「接平面方向」という。）に流れる。換言すると、剥離位置を変化させることにより、吹き出し空気流の流れ方向を調整できる。具体的には、開閉弁を用いて上述したように剥離位置を変化させれば、吹き出し空気流の流れ方向を“凹部が存在する位置における案内壁の接平面方向”と“凹部の下流側の所定位置（案内壁の形状に基づいて定まる剥離位置）における案内壁の接平面方向”との間で切り替えることができる。よって、「目標方向」が前者の方向であれば凹部を「開放」し、「目標方向」が後者の方向であれば凹部を「閉鎖」すれば、吹き出し空気流の流れ方向を目標方向に一致させることができる。即ち、開閉弁を「目標方向に基づいて」操作することにより、吹き出し空気流の流れ方向を調整できる。

したがって、本発明の空気吹出装置は、空気吹出装置としての機能（吹き出し空気流の流れ方向を調整する機能）を損なうことなく吹出口を出来る限り不可視化できる。

更に、本発明の空気吹出装置は、従来装置のような風向調整機構（フィン等）を必要としないため、吹出口を従来装置よりも更に狭小化することも可能である。加えて、本発明の空気吹出装置（特に、案内壁）を、自動車の他の内装用部品の一部（例えば、カーナビゲーションシステムのディスプレイ等を固定するフレーム）として用いれば、吹出口だけでなく空気吹出装置そのものがユーザ等に認識され難くなるため、自動車の内装部等の美観を更に向上することも可能である。

ところで、上記「吹出口」は、“空気流路の開口端（筒体内の中空部の下流側端部）”であり、案内壁よりも上流側に存在している。吹出口を通過した空気流を出来る限り滞りなく案内壁に誘導する観点から、吹出口と、案内壁の上流側端部と、の距離は出来る限り小さいこと（更には、両者が同じ位置に存在すること）が好ましい。

上記「吹出口の正面方向」は、“吹出口の開口面の中心を同開口面に直交するように通過する直線が伸びる方向”である。吹出口の正面方向は、例えば、吹出口を通過した空気流が直進する方向、又は、空気流路の軸線方向と言い換え得る。

上記「吹出口が属する仮想平面」は、“吹出口の開口面がその平面上に存在することになる仮想上の平面”である。吹出口が属する仮想平面は、例えば、吹出口の開口面をその周辺に拡張した平面と言い換え得る。

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１，２）について述べる。

・態様１
本発明の空気吹出装置において、凹部の形状、凹部を設ける位置および凹部の数などは、空気吹出装置に要求される吹き出し空気流の調整性能などを考慮して定められればよく、特に制限されない。

例えば、凹部の開放時において、空気流と案内壁の表面との距離が凹部にて急激に増大すれば、同距離が緩やかに増大する場合に比べ、空気流をより確実に凹部にて案内壁から剥がれさせることができる。

そこで、本態様の空気吹出装置は、
前記凹部よりも上流側に在り且つ前記凹部に隣接する前記案内壁の表面と、前記表面に隣接する前記凹部の側面と、がなす角度が「直角又は鋭角」である、ように構成され得る。

ところで、案内壁は凸面形状を有しているため、「案内壁の表面」は、厳密には平面ではなく曲面（凸形状の湾曲面）である。また、「凹部の側面」は、凹部の形状に応じた面形状を有するため、必ずしも平面とは言えない。しかし、凹部における空気流の剥離性を検討する観点においては、それら面が有する曲率は無視し得る。即ち、本態様の空気吹出装置においては、「案内壁の表面」及び「凹部の側面」が平面であると見なし、上記「角度」を特定し得る。

なお、上記「角度」は、“凹部よりも上流側に在り且つ凹部に隣接する案内壁の表面の接平面”と“その表面に隣接する凹部の側面の接平面”とがなす角度、と言い換え得る。

・態様２
更に、例えば、複数の凹部を空気流の流れ方向に沿って案内壁に設ければ、単一の凹部を案内壁に設ける場合に比べ、空気流の剥離位置を多段階に変更できる。その結果、吹き出し空気流の流れ方向をより精密に調整できる。

そこで、本態様の空気吹出装置は、
前記案内壁に空気流の流れ方向に沿って複数の凹部が設けられ、
前記複数の凹部の各々を独立して開放又は閉鎖することが可能な複数の前記開閉弁を備える、ように構成され得る。

本発明の空気吹出装置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実施形態を示す断面図である。 開閉弁の回動角度と、空気流の剥離位置と、吹き出し空気流の流れ方向と、の関係を表す模式図である。 開閉弁の回動角度と、空気流の剥離位置と、吹き出し空気流の流れ方向と、の関係を表す模式図である。 本発明の空気吹出装置の他の実施形態の一例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。

＜装置の概要＞
図１は、本発明の実施形態に係る空気吹出装置１０（以下「実施装置１０」という。）の概略構成を示している。実施装置１０は、周辺部品Ｐ１と周辺部品Ｐ２との間に挟まれるように、自動車のインストルメントパネルに設置されている。なお、本例において、周辺部品Ｐ１はインストルメントパネルの筐体であり、周辺部品Ｐ２はカーナビゲーションシステムのディスプレイ外装部である。

具体的には、実施装置１０は、空気流が内部を通過可能である中空柱状の部分（後述される筒体２１）と、空気流を湾曲した壁面に沿って案内可能である棚形状の部分（後述される案内壁３１）と、を有している。図１は、実施装置１０の軸線ＡＸに平行な平面によって実施装置１０を左右方向に（後述される右方向Ｒから左方向Ｌに）切断した場合における、実施装置１０の概略断面図を表す。換言すると、図１は、実施装置１０を上方向から見た場合における実施装置１０の概略断面図を表す。

以下、便宜上、軸線ＡＸに沿って実施装置１０の前方に向かう方向は「正面方向Ｆ」と称呼され、正面方向Ｆに直交して実施装置１０の左右に向かう方向は「右方向Ｒ」及び「左方向Ｌ」と称呼される。なお、これら左右の方向は、実施装置１０が自動車のダッシュボードの周辺等に取り付けられた場合において自動車のユーザから実施装置１０を見たときの左右の方向を基準とし、定義付けられている。

図１に示すように、実施装置１０は、筒体２１と、案内壁３１（案内壁３１の一部を形成する開閉弁３２を含む。）と、を備えている。以下、これら部材の構成をより詳細に説明する。

筒体２１は、内部に空気流路２１ａを画成し、正面方向Ｆの端部に吹出口２１ｂを画成している。なお、筒体２１は略直方体の形状を有する筒体であり、吹出口２１ｂを正面方向Ｆから見た場合の形状は略長方形である。更に、筒体２１の吹出口２１ｂよりも下流側に、吹出口２１ｂを通過した空気流を目標方向へ案内する案内壁３１が設けられている。なお、案内壁３１の上下方向（紙面に垂直な方向の）幅は、筒体２１の上下方向の幅とほぼ同一である。これら構成により、筒体２１の背面方向（正面方向Ｆの逆方向）の開口部２１ｃから流入した空気は、空気流路２１ａを通過した後、正面方向Ｆの開口部（吹出口２１ｂ）から吹き出し、案内壁３１に沿って目標方向に案内される（誘導される）ようになっている。図中の矢印は、この空気の流れを表している。

なお、実施装置１０に供給される空気の量（実施装置１０の背面方向の開口部２１ｃから空気流路２１ａに流入する空気の量。即ち、空気流路２１ａを経て吹出口２１ｂを通過する空気流の流量）は、実施装置１０の内部または外部に設けられる流量調整弁（図示省略）及び実施装置１０に空気を供給するポンプ（図示省略）等を、必要に応じて操作することによって調整され得る。

案内壁３１は、凸面形状の壁面３３（凸形状の湾曲面）を有している。案内壁３１の壁面３３は、吹出口２１ｂの正面方向Ｆ（吹出口２１ｂの開口面の中心点２１ｂ１を同開口面に直交するように通過する直線が伸びる方向）に対して交差する向きに、突出している。具体的には、吹出口２１ｂの正面方向Ｆは、図中の軸線ＡＸが伸びる方向であり、案内壁３１の壁面３３は、図中の左方向Ｌから右方向Ｒに向かって突出している。

更に、図２に示すように、案内壁３１（具体的には壁面３３）は、案内壁３１（壁面３３）を吹出口２１ｂが属する仮想平面ＩＰに投影したときの投影面ＰＰが吹出口２１ｂの全体を覆うように、配置されている。

したがって、自動車のユーザ等が実施装置１０の正面方向から（即ち、投影方向に平行に）実施装置１０を見たとき（図中の視線を参照）、吹出口２１ｂが案内壁３１によって隠され、吹出口２１ｂがユーザ等に視認されないことになる。

再び図１を参照すると、開閉弁３２は、平面視における形状が略長方形の板体である。開閉弁３２は、案内壁３１の壁面３３の形状に沿って湾曲しており、案内壁３１の一部（具体的には壁面３３の一部）を形成している。開閉弁３２は、回動軸３２ａ周りに回動することにより、案内壁３１に設けられた凹部３４を開放または閉鎖することが可能となっている。換言すると、開閉弁３２は、凹部３４を開放する回動角度と、凹部３４を閉鎖する回動角度と、の間において回動可能であるように、案内壁３１に支持されている。

なお、開閉弁３２は、開閉弁３２の回動角度をユーザが操作可能であるように（例えば、ユーザが図示しないリンク部材を介して回動角度を操作できるように、又は、ユーザの指示に応じて図示しないモータを作動させて回動角度を操作できるように）構成されている。

凹部３４は、案内壁３１の壁面３３から案内壁３１の内側に向かって窪む形状を有する空洞部である。凹部３４は、開閉弁３２が上述したように回動可能であるような寸法（深さ及び幅など）を有している。更に、凹部３４は、図中の部分拡大図に示すように、凹部３４よりも上流側に在り且つ凹部３４に隣接する案内壁の壁面３３ａと、この壁面３３ａに隣接する凹部の側面３４ａと、がなす角度θが９０度よりも小さい所定角度（鋭角）であるように、形成されている。

以上が、実施装置１０の概要についての説明である。

＜実際の作動＞
次いで、実施装置１０の実際の作動について説明する。
実施装置１０は、開閉弁３２の回動角度を変更することにより、空気流の剥離位置を変更し、吹き出し空気流の流れ方向を調整する。以下、実施装置１０による吹き出し空気流の調整を、図３及び図４を参照しながら説明する。図３及び図４は、図１と同様、実施装置１０の軸線ＡＸに平行な平面によって実施装置１０を左右方向に切断した場合における、実施装置１０の概略断面図を表す。なお、図３及び図４においては、便宜上、周辺部品Ｐ１，Ｐ２の図示は省略されている。

図３に示すように、実施装置１０の背面方向の開口部２１ｃから空気流路２１ａに流入した空気流は、吹出口２１ｂを通過した後、コアンダ効果によって案内壁３１の壁面３３に沿って流れる。そして、本図に示すように、開閉弁３２の回動角度が“凹部３４を開放する回動角度”である場合、案内壁３１の壁面３３に沿って流れた空気流が、凹部３４に曝される。このとき、凹部３４においてコアンダ効果による付着力が失われ、空気流は、凹部３４が存在する位置（剥離位置Ａ１）において案内壁３１の壁面３３から剥がれる。その後、空気流は、剥離位置Ａ１における案内壁３１の壁面３３の接平面方向（本図では接線方向Ｂ１）に流れる。その結果、吹き出し空気流の流れ方向が、実施装置１０の右方向Ｒに調整される。この吹き出し空気流の流れ方向を表す指標として、例えば、実施装置１０の軸線ＡＸと吹き出し空気流の流れ方向Ｂ１とがなす角度は、角度αである。

次いで、図４に示すように、開閉弁３２の回動角度が“凹部３４を閉鎖する回動角度”である場合、空気流路２１ａを通過した空気流は、凹部３４に曝されることなく、開閉弁３２の表面に沿って流れる。そして、空気流は、剥離位置Ａ１よりも下流側に存在する案内壁３１の最端部（剥離位置Ａ２）において、案内壁３１の壁面３３から剥がれる。その後、空気流は、剥離位置Ａ２における案内壁３１の壁面３３の接平面方向（本図では接線方向Ｂ２）に流れる。その結果、吹き出し空気流の流れ方向が、実施装置１０の正面方向Ｆに調整される。この吹き出し空気流の流れ方向を表す指標として、例えば、実施装置１０の軸線ＡＸと吹き出し空気流の流れ方向Ｂ２とが角度は、角度αよりも小さい角度ゼロ（即ち、両者は平行）である。

このように、実施装置１０は、案内壁３１の壁面３３の一部を形成する開閉弁３２を開閉することにより、剥離位置（Ａ１，Ａ２）を変更すると共に、吹き出し空気流の流れ方向（Ｂ１，Ｂ２）を調整できる。具体的には、実施装置１０は、吹き出し空気流の流れ方向を実施装置１０の右方向Ｒと正面方向Ｆとの間にて切り替えることができる。

以上が、実施装置１０の実際の作動についての説明である。

以上に説明したように、実施装置１０は、上記構成を備えた筒体２１、案内壁３１及び開閉弁３２を備えることにより、吹出口２１ｂがユーザから視認されることを防ぎながら（吹出口２１ｂを不可視化しながら）、吹き出し空気流の流れ方向を調整できる。

＜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できる。

例えば、実施装置１０は、案内壁３１に１つの凹部３４及び１つの開閉弁３２を設けている。しかし、開閉弁３２の数は必ずしも１つである必要はない。例えば、図５に示すように、複数の凹部（本例では２つの凹部３４ｘ，３４ｙ）及び複数の開閉弁（本図では２つの開閉弁３２ｘ，３２ｙ）を案内壁３１に設けてもよい。複数の開閉弁を設けることにより、単一の凹部を設ける場合に比べ、吹き出し空気流の流れ方向をより精密に調整できる。

更に、実施装置１０は、自動車の車室内（インナパネル）に取り付けられている。しかし、本発明の空気吹出装置は、自動車の車室内の他の部分（ピラー部等）に取り付けられもよい。加えて、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。

１０…空気吹出装置、２１…筒体、２１ａ…空気流路、２１ｂ…吹出口、３１…案内壁、３２…開閉弁、３４…凹部、ＩＰ…仮想平面、ＰＰ…投影面

Claims (3)

1. 空気流路及び吹出口を画成する筒体と、前記吹出口を通過した空気流を目標方向へ案内する案内壁と、前記案内壁の一部を形成する開閉弁であって前記案内壁に設けられた凹部を開放又は閉鎖することが可能な開閉弁と、を備えた空気吹出装置であって、
   前記案内壁は、
   前記吹出口の正面方向に対して交差する向きに突出した凸面形状を有すると共に、該案内壁を前記吹出口が属する仮想平面に投影したときの投影面が前記吹出口の全体を覆うように配置され、
   前記開閉弁は、
   前記目標方向に基づいて前記凹部を開放又は閉鎖す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、
   前記凹部よりも上流側に在り且つ前記凹部に隣接する前記案内壁の表面と、前記表面に隣接する前記凹部の側面と、がなす角度が直角又は鋭角である、
   空気吹出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の空気吹出装置であって、
   前記案内壁に空気流の流れ方向に沿って複数の凹部が設けられ、
   前記複数の凹部の各々を独立して開放又は閉鎖することが可能な複数の前記開閉弁を備えた、
   空気吹出装置。
   
   

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