JPH04159120A - 自動車用空調装置のダクト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自動車用空調装置のダクト装置に関する。

従来の技術 自動車用空調装置のダクト装置の中には、実開昭６２−
６７２１７号公報に示されているように、ダクトの内壁
にガイドベーンを設け、このガイドベーンを水平方向に
湾曲させて、ダクト内での空調風の気流分布が均一とな
るようにする構造が知られている。

発明が解決しようとする課題 前述したダクト装置にあっては、ガイドベーンの湾曲部
において、空調風の流速や圧力が変化したり、渦が発生
したりして、通気抵抗の増加により、均一な流速分布を
得難いという不都合がある。

課題を解決するための手段 そこで本発明にあっては、ダクトの内壁に設けられたガ
イドベーンの湾曲部に、当該ガイドベーンでダクト内に
区分された通路同志を連通ずる貫通孔を設けである。

作用 ガイドベーンの湾曲部を通る空調風は、当該湾曲部両側
での流速差（ｑａ＞ｑｂ）と圧力差（ｐｍ＜ｐｂ）によ
り、貫通孔を通って湾曲部の内側に位置する通路から外
側に位置する通路向かって流れる。

実施例 第１実施例（第１〜４図参照） 先ず、第１実施例の構造を説明すと。

第４図は自動車用空調装置の全体を示すものであって、
吹き出し口装置３０を前席乗員用として適用しである。

この自動車用空調装置の空調装置本体ｌは、プロアユニ
ット２とクーリングユニット３とヒータユニット４とダ
クトユニット５とを備えている。

プロアユニット２には、外気導入口６と内気導入ロアと
インテークドア８とプロアファン９とが設けである。外
気導入口６は、走行風圧を受けて外気を導入する。内気
導入ロアは、車室内の空気を導入する。インテークドア
８は外気導入口６と内気導入ロアとを選択的に開閉する
。プロアファン９は、プロアファンモータ１０により回
転する。

クーリングユニット３には、エバポレータ１１が設けで
ある。エバポレータ１１は、図外のコンプレッサ、コン
デンサ、膨張弁等で構成した冷凍サイクルから供給され
る冷媒で通過する空気を冷却する。ヒータユニット４に
は、ヒータコア１２とエアミックスドア１３とエアミッ
クスチャンバ１４とが設けである。ヒータコア１２は、
図外のエンジン、温水コック等で構成した加熱サイクル
から供給される温水で通過した空気を暖める。エアミッ
クスドア１３は、エバポレータ１１を通過して冷えてい
る空気がヒータコア１２を迂回して冷えたままの冷気と
、エバポレータＩＩを通過して冷えている空気がヒータ
コア１２を通過して暖められた暖気と、の割合を調整す
るように開閉する。

ダクトユニット５には、デフロスタダクト１５とベンチ
レータダクト１６と足元ダクト１７とドア１８．１９と
が設けである。デフロスタダクト１５は、インストルメ
ントパネル２０に設けられたデフロスタ吹き出し口２１
に接続され、図外のフロントウィンドウに向けて空調風
を吹き出す。ベンチレータダクト１６は、インストルメ
ントパネル２０内に車幅方向左右に配置されたダクト装
置を構成している複数の吹き出し口装置３０のベンチレ
ータ吹き出し口としての吹き出し口３１３それぞれに接
続され、右側２つの吹き出し口３１３、または左側２つ
の吹き出し口３１３に対向するように前席２２に着座し
た図外の対象乗員の上半身に向けて空調風を吹き出す。

足元ダクト１７の吹き出し口は、対象乗員の足元に向け
て空調風を吹き出す。ドア１８は、デフロスタダクト１
５と足元ダクト１７とを選択的に開閉する。ドア１９は
、ベンチレータダクト１６を開閉する。

上記吹き出し口装置３０は、大まかには第１図に示すよ
うに、ダクト３１と、複数のガイドベーン３２，３３，
３４．３５とを備えている。

ダクト３１は、導入口３１１と配風通路３１２と縦横比
の大きな横長の吹き出し口３１３とを備え、矢印で示す
ように、空調装置本体１のベンチレータダクト１６から
空調風を導入口３１１に取り込み、この空調風を配風通
路３１２に通してベンチレータ吹き出し口３１３から車
室内に吹き出す。

複数のガイドベーン３２〜３５それぞれは、ダクト３Ｉ
の内壁に導入口３１１から吹き出し口３１３にわたって
延設しであるとともに、水平方向（車幅方向、横方向）
に分離して設けられ、導入口３１１．配風通路３１２．
吹き出し口３１３それぞれを水平方向に符号Ａ、Ｂ、Ｃ
，Ｄ、Ｅで示す５つの通路に区分するというように、複
数の通路に区分して、ダクト３１の吹き出し口３１３部
分での空調風の気流分布が均一となるようにしている。

ここで、上記各ガイドベーン３２〜３５は、ダクト３１
内での空調風の気流分布が均一となるように、導入口３
１１と配風通路３１２と吹き出し口３１３とを複数の通
路Ａ−Ｅに区分していることから、導入口３１１と配風
通路３１２との境目、ならびに配風連路３１２と吹き出
し口３１３との境目において、水平方向に湾曲されてい
るが、その湾曲部それぞれには、ガイドベーン３２〜３
５でダクト内に区分された通路Ａ−Ｅ間を連通ずる貫通
孔５０，５１，５２，５３，５５，５６．５７が形成し
である。このようなことから、各ガイドベーン３２〜３
５は、導入口要素３２＋ｌＬ、３３ａ、３４ａ、３５ａ
と配風通路要素３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂと吹き
出し口要素３２ｃ、３３ｃ、３４ｃ、３５ｃとに分離さ
れた状態に図示しである。また、各導入口要素３２ａ〜
３５ａ。

配風通路要素３２ｂ〜３５ｂ、吹き出し口要素３２０〜
３５ｃそれぞれは、ダクト３１の土壁内面から下方中間
部まで突出する上溝入口要素３２ａ、、３３ａ、、３４
ａ、、３５ａ、、上記風通路要素３２ｂ、、３３ｂ、、
３４ｂ、、３５ｂ、、上吹き出し口要素３２ｃ、、３３
ｃ、、３４ｃ＋、３５ｃ。

と、ダクト３１の底壁内面から上方中間部まで突出する
下溝入口要素３２ａｚ、３３ａｔ、３４ａｔ。

３５ａ、、下記風通路要素３２ｂ、、３３ｂ、、３４ｂ
、、３５ｂ、、下吹き出し口要素３２Ｃ２，３３ｃ、、
３４ｃ、、３５ｃ、とに分割しである。これら上溝入口
要素３２ａ、〜３５ａ１と下溝入口要素３２ａ、〜３５
ａ、とは、上下に重合している。

上記風通路要素３２ｂ１〜３５ｂ、と下記風通路要素３
２ｂ、〜３５ｂ、とは、上下に重合している。

上吹き出し口要素３２ｃ１〜３５ｃ、と下吹き出し口要
素３２ｃ、〜３５ｃ、とは上下に重合している。

なお、第４図中の符号４０は、インストルメントパネル
２０の乗員が操作し易い部分に組み付けられた操作部材
であって、これは、乗員の操作により、吹き出し口３１
３に設けられた図外の風向板の向きを調節する。

次に、第１実施例の作用を説明する。

第４図に示すように、吹き出し口装置３０をインストル
メントパネル２０内に配置し、操作部材４０により図外
の風向板の向きを調節し、空調装置本体ｌのドア１９を
開動作した状態において、空調装置本体ｌを駆動すると
、プロアファン９の回転によりプロアユニット２からク
ーリングユニット３．ヒータユニット４を経由して作ら
れた空調風が、エアミックスチャンバ１４からベンチレ
ータダクト１６を経て吹き出し口装置３０の導入口３１
１に取り込まれる。

すると、第２図に示すように、導入口３１１に取り込ま
れた空調風は、導入口要素３２ａ〜３５ａと配風通路要
素３２ｂ〜３５ｂと吹き出し口要素３２ｃ〜３５ｃとか
らなるガイドベーン３２〜３５で区分されている通路Ａ
−Ｅを通り、吹き出し口３１３から対象乗員に向けて吹
き出される。

この空調風が、通路Ａ−Ｅでガイドベーン３２〜３５の
湾曲部を通る際、当該湾曲部両側で流速差ならびに圧力
差を生じ、この流速差と圧力差とにより、空調風の一部
が矢印で示すように、貫通孔５０〜５７を湾曲部の内側
に位置する通路から外側に位置する通路に向かって流れ
る。具体的には、ガイドベーン３２の両側に位置する通
路Ａ、Ｂを通る空調風を例として説明すると、最初の貫
通孔５０においては、ガイドベーン３２が通路Ｂ側から
通路Ａ側に湾曲しているので、通路Ｂを通る空調風が通
路Ａを通る空調風よりも流速が速くて圧力が低いので、
第２図に矢印Ｘ、で示すように、空調風が貫通孔５０を
通路Ａから通路Ｂに向かって流れる。次の貫通孔５１に
おいては、ガイドベーン３２が通路Ａ側から通路Ｂ側に
湾曲しているので、通路Ａを通る空調風が通路Ｂを通る
空調風よりも流速が速くて圧力が低いので、第２図に矢
印Ｘ！で示すように、空調風が貫通孔５１を通路Ｂから
通路Ａに向かって流れる。これにより、−方の通路から
他方の通路に空調風のエネルギが供給されガイドベーン
３２の壁面との境界層での空調風の剥離ならびに渦の発
生が阻止される。

尚、インストルメントパネル２０付近では、夏期と冬期
との温度差が大きい。このような、環境下に合成樹脂製
のダクト３１を配置した場合、熱的な影響は無視できな
くなる。しかし、この第１実施例では、ガイドベーン３
２〜３５を、ダクト３１の土壁に設けた玉導入ロ要素３
２＆、〜３５ａ８．上配風通路要素３２ｂ、　〜３５ｂ
、、上吹き出し口要素３２ｃ、〜３５ｃ、と、ダクト３
１の底壁に設けた下溝入口要素３２ａ、〜３５ａｘ、下
配風通路要素３２ｂ、〜３５ｂ、、下吹き出し口要素３
２ｃ、〜３５ｃ、とで構成しであるので、これら玉導入
ロ要素３２ａ、〜３５ａ、、上配風通路要素３２ｂ、　
〜３５ｂ、、上吹き出し口要素３２ｃ。

〜３５ｃ１と下溝入口要素３２ａ！〜３５ａ、、下記風
通路要素３２ｂ、〜３５ｂ＊、下吹き出し口要素３２ｃ
、〜３５ｃ、とが、第３図に仮想線で示す断面形状から
実線で示す断面形状に変形することにより、ダクト３１
の伸びを吸収し、吹き出し口３１３の断面形状の変形を
防止できる。また、貫通孔５０〜５７形成部分やガイド
ベーン３２〜３５の分割部分で成形型を分割し、ガイド
ベーン３２〜３５をダクト３１の成形時に同時に一体成
形することにより、ダクト３１とガイドベーン３２〜３
５を別工程で製造して組み合わせる場合と比べて、コス
ト的に有利である。

ところで、第■実施例での貫通孔５０〜５７を通る流れ
のメカニズムを、第５〜９図に示すモデル図を参照しつ
つ説明する。

第５図は、ダクト装置としての吹き出し口装置を平面的
に図示したモデル図である。同図において、１００はダ
クトであって、これは、導入口１０１と配風通路１０２
と縦横比の大きな横長の吹き出し口１０３とを備え、図
外の空調装置本体からの空調風を矢印で示すように導入
口１０１に取り込み、この空調風を配風通路１０２に通
して吹き出し口１０３から車室内に吹き出す。１０４゜
１０５．１０６．１０７はガイドベーンであって、これ
らは、ダクト１００の内壁に導入口１０１から吹き出し
口１０３にわたって延設しであるとともに、水平方向（
車幅方向、横方向）に分離して設けられ、導入口１０１
．配風通路１０２．吹き出し口１０３それぞれを、水平
方向に符号Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄ、Ｅで示す５つの通路に区分するというように、
複数の通路に区分している。また、各ガイドベーン１０
４〜１０７における導入口１０１と配風通路１０２との
境目、各ガイドベーン１０４〜１０７における配風通路
１０２と吹き出し口１０３との境目それぞれには、水平
方向に湾曲された湾曲部１０４Ａ、１０４Ｂ、＋０５Ａ
、１０５Ｂ、１０６Ａ、１０６Ｂ、１０７Ａ、１０７Ｂ
が形成しである。

この第５図に示したモデル図において、説明を簡単にす
ることから、上記湾曲ｆｆ１１０４Ａ、１０４Ｂ、＋０
５Ａ、ｌ０５Ｂ、１０６Ａ、１０６Ｂ。

１０７Ａ、１０７Ｂを折れ線状に図示し、完全流体を導
入口１０１から吹き出し口１０３に向けて流したと仮定
し、折れ線状の湾曲部１０４Ａ、１０４Ｂ、１０５Ａ、
１０５Ｂ、１０６Ａ、１０６Ｂ、１０７Ａ、１０７Ｂに
相当する角部分の圧力分布を、複素速度ポテンシャルを
用いて調べると、流体力学でよく知られているように、
複素速度ポテンシャルｆは、Φを速度ポテンシャル、マ
を流れ関数、ｉを複素単位とするとき、 ｆ＝Φ＋ｉｔＦ　　　　　　　　　・・・・・・・・・
（１）と表せる。

ここで、複素速度ポテンシャル ｆ＝Ａ−２″、ｚ＝ｘ＋１ｙ（Ａ＞Ｏ，ｎ＞Ｏ）　　＝
−＝＝・（２）は、角部分を回る流れを示している。こ
のことを簡単に説明する。

極座標（ｒ、θ）を使うと、ｚ−ｒ−ｅＸｐ（ｉθ）で
あるから、 ｆ＝Φ＋１ｔＦ ＝Ａ・ｒｎＩＩｅｘｐ（ｎｉθ） ＝Ａ−ｒ”（ｃｏｓ（ｎｏ）＋１−ｓｉｎ（ｎｏ））・
曲間（３）となり、 Φ＝Ａ−ｒ”　ｃ　ｏ　ｓ（ｎｏ）、’Ｆ＝Ａ−ｒｎ−
ｓ　ｉ　ｎｃｎθ）−・−（４）となる。

そして、Ｗ；０なる流線は、５ｉｎ（ｎｏ）二〇、すな
わち θ−ｋ（ｙｒ／ｎ）、　（但し、ｋ−０，±１．±２）
　　　　−・・−（５）で与えられる。これらは、第６
図に示すように、原点Ｏから出る放射線で、Ｘ軸の正の
部分、およびこれを角度π／ｎだけ正負の向きに次々に
回転して得られるものである。

また、マ＝ｃ　（ｃ＞Ｏ）なる流線は、で与えられるか
ら、ｒ−（ｓｉｎ（ｎｏ））弓／ｎの表す曲線と相似で
ある。したがって、Ｃを変えて得られるすべての流線は
相似であって、原点Ｏを相似の中心とすることがわかる
。マ＝０なる流線は、これらの流線群の漸近線になって
いる。

流線を壁で置き換えても、流れの様子は変わらないから
、上記（２）式は、２つの半直線θ＝Ｏとθ＝π／ｎと
囲まれた模型の領域内での流れを表すと考えることもで
きる。あるいは、第７．８図に示すように、原点０の近
くだけを考えると、角部分を回る流れを表すものと変え
てもよい。

さて、複素速度は、ｄｆ／ｄｚ＝ｕ−ｉｖ（ｕ：Ｘ方向
速度、ｖ：Ｘ方向速度）で与えられるから、速度の大き
さｑは、 ｆ ｑ＝ｌ　　　　１＝ｎ−Ａ−ｒ″−’　　−（７）ｚ となる。

それゆえ、等連線ｑ＝ｃｏｎｓｔ　（一定）、およびベ
ルヌーイの定理 ｑ−（１／２）　ρｑ２＋ｃｏｎｓ　ｔ　　−（８）に
よって与えられる等圧線ｐ＝ｃｏｎｓｔは、原点０を中
心とする同心円である。ｎ＜１、すなわち曲がり角度が
１８０度以上ならば、流速ｑは原点０に近付くとともに
増大し、ｎ＞１、すなわち曲がり角度が１８０度以下な
らば、原点Ｏに近付くとともに減少する。ベルヌーイの
定理より圧力ｐについては、その関係は逆である。

以上述べてきた理論は完全流体を仮定したが、粘性流体
の場合においても定性的性質については同じである。す
なわち、流速ｑは、曲がり角度が１８０度以上ならば、
角部分に近付くとともに増大し、曲がり角度が１８０度
以下ならば、角部分に近付くとともに減少する。圧力ｐ
では、この関係は逆になる。ただし、粘性を考慮した場
合には、壁面に境界層が表れ、第９図に示すように、曲
かり角度が１８０度以上において、壁面から剥がれて渦
の領域を作る。

ここで、例えば第５図に示した角部分１０４Ａの右側領
域は、曲がり角度１８０度以上（Ｚａ）の壁面に沿う流
れであり、角部分１０４Ａの左側領域は、曲がり角度１
８０度以下（７ｂ）の壁面に沿う流れとなっていて、角
部分１０４Ａより上流の速度と圧力は一様と見なせるの
で、ｌａ付近の流速はｚｂ付近のものより大きくなる（
ｑ、〉ｑｂ、Ｚａ＋Ｚｂ＝３６０°）。

ところで、角部分１０４Ａより上流の流速と圧力とをＰ
。、Ｕｏとして、ｌａ、ｌｂを回る流れベルヌーイの定
理を適用すれば、 ｐ、＋（１／２）ρ−Ｑａ’＝Ｐｏ士（１／２）ρ−Ｕ
ｏ’　　−＝−＝（９）ｐｂ＋（１／２）ρ・ｑｂ’＝
ｐｏ＋　（１／２）ρ−Ｕ、’　−・＝　（１０）とな
る。式（９）、（１０３において、添字＆。

ｂは、それぞれＡａ、　７ｂを回る流れを表している。

したがって、 ｐ、＋（１／２）ρ・ｑａ２＝ｐｂ＋　（１／　２）ρ
・ｑ　ｂ２　、、、・・・（１１）ｐａｐ、−（１／　
２　）ρ・ｑ♂−（１／２）ρ・ｑａ′　・・・・・・
（１２）となる。上述したように、 ｑ　ａ　＞　ｑ　ｂだから、ｐａ　＜　１）　ｂ　　・
・・・・・・・・・・・（１３）となる。

これまで述べてきた性質は、湾曲部１０４Ａ〜１０７Ａ
が、第５図に実線で示す角部分ではなく、第５図に仮想
線で示す円弧部分に形成されても変わらない。つまり、
角部付近に適当な穴を設ければ、この圧力差のために流
れは角＆から角すに流れることになり圧力の低い流れに
エネルギを供給することができる。

したがって、前記第１実施例の第１．２図に示すように
、ガイドベーン３２〜３５の湾曲部に形成した貫通孔５
０〜５７を通る空調風の流れにより、ガイドベーン３２
〜３５の壁面との境界層での空調風の剥離や渦の発生が
阻止される。

第２実施例（第１０図参照） この第２実施例は、第１０図に示すように、ダクト装置
として曲がり管６０を示しである。この曲がり管６０を
構成するダクト６１の湾曲部内壁には、複数のガイドベ
ーン６２．６３，６４，６５．６６が設けである。これ
らガイドベーン６２〜６６は、ダクト６１の湾曲に沿っ
て水平方向に湾曲しており、ダクト６１内の湾曲部の配
風通路６１２を複数の通路Ｆ、Ｇ、Ｈ，１，Ｊ、Ｋに区
分しである。各ガイドベーン６２〜６６の湾曲部には、
複数の貫通孔７０，７１，７２，７３．７４．７５，７
６．７７．７８．７９が形成しである。

したがって、この第２実施例にあっても、前記第１実施
例と同様に、複数の通路Ｆ−Ｋを通る空調風の流速差と
圧力差とにより、空調風の一部が、第１０図に矢印で示
すように、貫通孔７０〜７９を湾曲部の内側に位置する
通路から外側に位置する通路に向かって流れる。例えば
、ガイドベーン６２を境とする通路Ｆ、Ｇを流れる空調
風について見ると、通路Ｆ側でのガイドベーン６２の湾
曲部の角度か１８０度以下であることから、通路Ｆを流
れる空調風の一部が、貫通孔７０．７１を通って通路Ｇ
に向かって流れる。これにより、ガイドベーン６２の壁
面との境界層での空調風の剥離ならびに渦の発生が阻止
される。

発明の効果 以上のように本発明によれば、ガイドベーンにおける湾
曲部両側での流速差ならびに圧力差により、ダクトを通
る空調風の一部が貫通孔を湾曲部の内側に位置する通路
から外側に位置する通路に向かって流れるので、ガイド
ベーンの壁面との境界層での空調風の剥がれを防ぎ、渦
の発生を阻止することができる。よって、ガイドベーン
による空調風の整流機能に支障を招くことなく、圧力損
失や通気抵抗を減少し、下流側（吹き出し口側）での−
様な流速分布を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のダクトを仮想線で示した
全体斜視図、第２．３図は同第１実施例の作用説明図、
第４図は同第１実施例の空調装置本体を含む概略構成図
、第５図はダクト装置としての吹き出し口装置のモデル
図、第６図は流体力学による流線図、第７図は１８０度
以上の角部分での流線図、第８図は１８０度以下の角部
分での流線図、第９図は１８０度以上の角部分での作用
説明図、第１Ｏ図は本発明の第２実施例の曲がり管の曲
部を示す断面図である。 １・・・空調装置本体、３０・・・吹き出し口装置、６
０・・・曲がり管、３１．６１・・・ダクト、３２〜３
５゜６０〜６６・・・ガイドベーン、５０〜５７．７０
〜７９・・・貫通孔。 第７図 第９図 第８図 ｎ＞１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）空調装置本体から吹き出される空調風を誘導する
   ダクトの内壁にガイドベーンを設け、このガイドベーン
   を水平方向に湾曲させて、ダクト内での気流分布が均一
   となるようにした自動車用空調装置のダクト装置におい
   て、 前記ガイドベーンの湾曲された湾曲部に、当該ガイドベ
   ーンでダクト内に区分された通路同志を連通する貫通孔
   を設けたことを特徴とする自動車用空調装置のダクト装
   置。