JPH06500289A - 振動または掃引空気ジェットに含まれる熱エネルギーのプレート面への伝達を最大にする方法及び装置 - 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】 振動または掃引空気ジェットに含まれる熱エネルギーのプレート面への伝達を最 大にする方法及び装置 杢逢朋９互！ 自動車のウィンドシールドのデフロスト／デフォツギフグ操作のための掃引ジェ ット流振動器の使用は、次の特許に開示されている。米国特許第４．２５０．７ ９９号、米国特許第４，３３６，９０９号、米国特許第４，３６５，５４０号。

米国特許第４，４２８，２７７号、米国特許第４．４３７．３９２号、米国特許 第４，５１７，８８１号７米国特許第４，６４４，８５４号、米国特許第４，６ ７２．８８６号、米国特許第４．６８６，８９０号、米国特許第４．６９４．９ ９２号、米国特許第４．７０９，６２２号、米国特許第４．８２３，６８２号。

米国特許第４．９４１，３９８号。

上述したすべての特許は本出願の譲受人に譲渡されている。

カケイ等の米国特許第３，７４５．９０６号及び３，８３２，９３９号において 、デフ０ストを目的とした掃引ジェット振動器のいくつかの形態が開示されてお り、その中の１つに一対のクロスフィードバックパイプがスロートの下流の出［ １から流出する空気の一部を受け、一対の制御ポートに戻す流体振動器が含まれ ている。上述したいくつかのストウファの特許のい（っかにおいて、ダッシュの 下のスペースの量を著しく減少する振動リード振動器が使用される。カケイ等を 含む他のいくつかの先行技術の掃引ジェットシステムにおいて、切り習えの目的 のために制御バルブに電磁石が使用され、これらはＷがパワーノズルの幅である 適当な掃引角度を得るために少なくとも５Ｗの長さの流体論理エレメントを必要 とする。連続的な通路に基づいた流体振動器または流体エレメントの制御ポート を相互に接続するループは、例えばストウファ等の上述した米国特許第４，６４ ４．８５４号に開示されている。

杢茜膨 本発明は、デフロスト／デフォフグの目的でウィンドシールドにまたはそこから の熱エネルギーの伝達を最大にすると同時に、製造コスト及び振動流体エレメン トの複雑性を低減し、形状の要因を改良し、無関係なエレメント及び接続部を消 去する。本発明によれば、ガラス板へまたはガラス板への熱エネルギーの伝達は 、振動ジェットの衝突の際、所定の角度で板に衝突し、噴出した空気の波長がノ ズルから板に向かう所定の距離よりも太き（、空気ジェットの伝達の方向の板の 長さより小さくなるようにジェットを振動させ、またノズル及び板の間の短い空 間において空気ジェットからの熱エネルギーの損失が小さくまたは利得があるよ うにノズルから板に向かってノズルから所定の距離を介して振動空気ジェットを 吹き付けることによって最大化され、所定の長さの範囲内の板に対する熱エネル ギーの伝達の極大化が空気が移動し板上を伝搬するときに絶縁境界層の厚さを低 減することによって達成される。

好ましい実施例において、（引用によって組み込まれている）米国特許第４゜１ ５１．９５５号に開示されたタイプのような波長が、変化する圧力とは無関係に 一定である流体振動器が使用される。

本発明の上述した及び他の目的、利点及び特徴は次の詳細な説明及び添付図面を 考慮することによってさらに明らかになる。

図１は本発明の原理を示す図である。

図２はガラス板に衝突するノズルからのジェット及びノズルからの熱い空気流に よって形成された境界層の断面図である。

図３は、空気中に噴射されるジェットの波長がノズルからガラス板への距離より 大きく、ジェットの伝達方向の板の長さより小さくなるように一定の速度で振動 する本発明の方法の一般的な原理を示す図である。

図４は図３に示す実施例の断面図である。

図５はデフロスタノズルに関する米国特許第４，１５１，９５５号に開示された タイプのアイランド振動器を組み込んだ広角２重パターンノズルの平面図である 。

図６は本発明を組み込んだ挟角シングルパターンノズルである。

図７はストロ−アル数対ドラッグ係数のグラフである。

本発明の詳細な説明 本発明の詳細な説明するために図１を参照すると、振動空気ジェット１０は、振 動ノズル１１から出て所定の供給圧力Ｐで特有の波長λを有する。図１は近いタ ーゲットターゲットＴ１、遠いターゲットＴ２の異なる位置を示し、波長が示さ れている（以下に示すように、好ましい実施例においてはターゲットＴはウィン ドシールドであり、ノズル１１はデフロスト／デフォフグノズルであり、空気ジ ェット１０はデフロスト／デフォフグ空気ジェットである）。大気混合の場合、 振動ノズル１１からの熱い空気ジェットは近いターゲットＴ１に衝突する。「近 い」ターゲットはノズルからの距離がλ／２以下であり、熱い空気流またはジェ ット１０は冷たい大気と混合する機会がほとんどない。波長λ（Ｔ＞λ）よりか なり大きい距離だけ離れたＴ２のような「遠い」ターゲットに関しては、熱い空 気流またはジェット１０は容易に大気と混合される。ジェット１０は振動するか ら、空気の各セグメントは速度Ｖでノズルから容易に進み、空気流またはジェッ ト１０は半径方向のラインに対して傾斜角を形成し、前面ＦＦを形成する。図１ において、次の瞬間の前面は破線でＦＦで示される。熱い空気流のこの前面のア レイは大気流との混合を推進する。従って、本発明によれば、大気との混合は、 半波長に一致し、ノズルからターゲットへの距離より大きい周波数で振動するこ とによって最小化される。

λ＝振動ホット空気流の波長 ■＝空気流の出口速度 Ｆ＝空気流の振動周波数 例えば、出口速度Ｖが６０フイート（１８２８，８センチメートル）７秒である ならば、ターゲット（ウィンドシールド）はノズルから５フイート（１５２−４ センチメートル）である。

シールドにおける最小の混合のために約６０Ｈ２またはそれ以下でなけれ１ｆな らない。もちろん、これらの周波数及び範囲は各自動車の設計において最適化さ れる。

よく知られているように、板に隣接する境界層は境界層絶縁体を形成する。図２ に示すように、ステディな状態、例えば振動のない状態において、空気はノズル ２０から噴出し、ガラス板またはターゲット２１に衝突し、主な部分２３はガラ ス板２１の内面に沿って矢印２４の方向に向かい、符号２５によって指示された 境界層が形成される。よく知られているように、境界層はガラス板２１の内面に 制限され、それに沿ってゆつ（りと移動するガス分子からなり、ステディな状態 において、熱い空気流２２．２３とガラスとの間の熱伝達が低速の境界層によっ て妨げられる。ジェットがこの板に衝突する場合、下方に移動する小部分２７に 関しても同様のことが発生する。

図３及び図４を参照すると、振動ノズル４０はガラス板４１から距離りだけ間隔 が開いており、その結果、噴射ジェットは大気空間に伝搬し、ジェットがノズル ４０からガラス板４１への距離Ｔより大きい波長及び約３３″及び約８５°の間 の所定の衝突角度αを有する。

さらに本発明によれば、この周波数は境界層が壊れること、さらに正確に述べれ ば形成を防ぐ十分な速度である。図４に示すように、距離Ｔはλ／２であり、熱 が配分されるガラスの長さはλより大きい。この最後の基準によって、熱い空気 流（Ｈｌ、Ｈ２，Ｈ３，、、、ＨＮ）の断面において、非常に薄い境界層ＨＢ１ 、ＨＢ２．ＨＢ３が形成されている。機構を形成する境界層のアップセット（Ｕ ｐｓｅｔ）によってさらに多くの熱または熱エネルギーはウィンドウまたはガラ ス板４１に配分される（または除去される）。もちろん周波数が高（なれば境界 層の厚さは薄くなる。それに対し周波数が低（なれば（波長が長くなれば）混合 の度合いは低下する。

本発明によれば、自動車のデフロスタの場合に例えば上述した混合及び境界層の 双方に合致する適当な周波数（または波長）を選択することが実際的であること が分かっている。従って本発明によれば、波長はターゲットからのノズルの距離 よりも太き（、この選択された波長はウィンドシールドをわたる流れ伝搬の方向 のウィンドシールドの範囲より小さい。波長のこの選択は絶縁境界層ＨＢＩ。

）ＩＢ、２．ＨＢ３．、、ＨＢＮの厚さを低減することによってガラスまでの途 中で熱の損失（またはデフォラグの場合のは除去）を低減し、ガラスへの熱伝達 を最大化する。

図５及び図６を参照すると、上述した状態は好ましくは米国特許第４，１５１゜ ９５５号に開示されたアイランド振動器によって達成される。このような振動器 は従来の掃引ジェットデフロスト／デフォフグ装置より低いコストでより簡単に つくることができる。図５を参照すると、振動流体ノズルはダクト６１内に配ｌ されたアイランド部材６０を有し、ダクト６１はアイランド振動器６０を含む上 流端ＵＥと、一対の広がった側壁６２．６３を有する下流端ＤＥと、広角の、２ 重のパターンのウィンドシールドに対して噴射するデフロスト空気を提供し、そ の運転者及び乗員側に衝突するように自動車のダツシュボードの中央に配置され ているバリヤまたはデイバイダ６４とを有する。トップ及びボトム壁ＴＷ及びＢ Ｗは平坦及び平行であり、それらは広がっている。図示したようにアイランド６ ０はその両側に交代でうすを形成し、図５に示す時間フレームにおいて、うずは デフロスト／デフォフグ空気ジェットを周期的に振動させる。このうずはデフロ スト／デフォフグ空気ストリームを長手方向の軸線を横断し、バリアまたはデイ バイダ６４の両側を周期的に掃引して広角の２重のパターンをつくる。拡張する 壁６２．６３は掃引ジェットのための物理的境界または制限部を確立する。掃引 ジェットは、左側用に前面ＦＦＩ、ＦＦ２．ＦＦＬ２．ＦＦＬ３を確立し、ウィ ンドシールド４１の運転者及び乗員側に矢印によって示す方向に移動する右側用 の前面ＦＬ□、ＦＦ、□、ＦＦａａを確立する。従って、この操作の高い周波数 （すなわち短い波長）によって境界層がこわれ、デフロストのために熱エネルギ ーがガラスに伝達される（またはデフォラグ操作のためにガラスから除去される ）ように絶縁境界層がさらにうずくなる。

図６に示す実施例において、狭い角度の１つのパターンがつくられ、波の前面Ｆ Ｆが移動し、ウィンドシールド面を上昇し、矢印の方向にウィンドシールド上を 伝搬する。図４の断面図に示すように、ジェットセグメントＨ，，Ｈ２，Ｈ３は 大気に向かう方向に広がり、それらがそれらの最初の速度成分の慣性によって伝 搬されるにしたがって内側のウィンドシールド面によって制限される。

設計変数が固定されると図５及び図６に示す流体エレメントのアイランドタイプ のような特定の流体の振動器の波長は一定になる。アプリケーションに対する波 長の関係、ターゲットに対するノズルの距離は、圧力の範囲にわたって一定に保 持される。その優れた性能は操作圧力全体にわたって保持される。これは次のよ うに示される。

この振動器の周波数Ｆは： Ａ−等しいオリフィス領域 及びしたがって変更圧力と無関係な定数である。

米国特許第４，１５１．９５５号に開示されたタイプのアイランド振動器の波Ｖ ／Ｆのこの比はスツローアル数として知られる大きさのないパラメータで発ここ でｈは（３角形のアイランドの底辺の）独特の長さである。

ストロ−アル数または周波数特性は（図７に示すような）形状のドラッグ形状の ＣＤに関する。使用する３角形状のＣＤは２．０であり、ストロ−アル数は、１ ３である。従って波長λは。

それは全体がｈを選択することによって決定される。３つのデフロスタタイプ用 の入り口空気コンディションに対する感度、イナータンス管振動器、従来のベー ン及びアイランド振動器は追加の予期しない本発明の利点を表す。イナータンス 管、従来のベーン及びアイランドオツシレータデフロスタは全体的に異なる３つ の空気流現象に基づいている。イナータンス管オツシレータはジェットの取り付 は及びうずの形成に依存し、ジェットの衝突を制御する。従来の翼付きデフロス タは空気流を多数の小さいジェットに分割し、各々はベーンによって独立して配 向され、アイランドオツシレータの基本的な流れの現象は流体流の本体から出ろ うずである。

イナータンス管オツシレータは。パワーノズルで非常に整然と並んだ速度プロフ ィール言い換えれば整然と並んだ入り口空気を必要とする。よく並んだ速度プロ フィールＩは、対称形の完全に発達した速度プロフィールを意味する。またパワ ーノズル及びセットパック幅、制御ポート幅、イナータンス管直径及び長さ並び に全体のノズル長さのようないくつかのキー形状変数はすべてリンクされている 。すなわち、１つの変数の変更はいくつかまたはすべての他の変数を意味する。

従来のデフロスタは−１の出口ベーンに依存して空気をウィンドシールドに配向 させ入り口空気速度プロフィールに対して感度を有する。それらがモジュールの 発展の通常のコースの間に入り口の空気コンディションが適性に変化するならば 、その翼は、再配置処理、すなわち書類にまとめるのに労力がいり、困難な処理 を必要とする。他方、図５及び図６に示すアイランドオツシレータは、うすの生 成、さらに容易に発生する現象によって作用する。比較的大きな出口プロ、力（ 図５の６４）は、入力流を強化する傾向を有する装置を介して背圧を生じさせる 。また、すべての他の変数を再調整する必要がなく出口ブロッカの幅及びノズル の長さのような変数を調整することが可能である。

デフロスタクリアリングパターンの発展は運転者及び乗員側の双方への相対的な 空気流の流れの適正なブレークスルー間隔及び制御を達成することを含む。イナ ータンス管オツシレータの場合において、これらの変数は、オツシレータのファ ンの角度及びオツシレータの安定性並びに振動ジェットの「ドエル」によって制 御される。これらの特性は、内側のノズル形状に非常に敏感であり、それらに対 して調整を困難にする。従来の翼付きのデフロスタ−において出口の大きさ及び 間隔、翼の角度及び翼の間隔を調整しなければならない。しかしながらアイラン ドオツシレータによってブレークスルー間隔及びドラ４８フ乗員流バランスは、 出口ブロッカ形状及び側方のアイランドの位置に対する簡単な変化によって達成 される。

自動車のＨＶＡＣモジュールを通るデフロスタの空気の流通路は、パッケージン グの拘束によって固有的に整列しなくなり、真空作動ドアリンケージ並びにモー ド及び温度ドアのような障害物を越えてヒーターコアのフィン付き管を空気が流 れる必要があり、最後に主に器具のパネルの設計によって形成された開口部を通 ってモジュールを出る。

空気コンディショニング内の空気流の均衡、熱及びデフロスタモードのバランス 並びに温度及びファン速度コントロールの「直線化」は自動マーカーの一部の開 発エンジニアに対して仕事の負担を要求し、自動車の開発の途中において内側の 流通路に対してしばしば設計の変更が行われる。通常、これらの変更はデフロス タ開口部に対する空気流の量並びに入り口の速度プロフィールを変化させる。

その結果、デフロスタノズルをこれらの変化する空気のプロフィールに適用し、 適正なデフロスタ性能を保証しなければならない。

変化に対して感度が低（、入り口空気に対するこれらの変化に適応するためにさ らに容易に変更されるというデフロスタ設計に対する著しい利点がある。

本発明の好ましい実施例を開示し説明したが、当業者において種々の変更及び変 化が明らかであり、このような変形及び変更が本発明の観点及び範囲内に含まれ ることに留意しなければならない。

ＦＩＧ、１ 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．デフロスト空気ジェットに含まれる熱エネルギーの所定の長さを有するガラ ス板への伝達を最大にし、前記空気ジェットは前記ガラス板の表面上を伝搬する 自動車デフロスト装置であって、 前記デフロスト空気ジェットを大気中に噴射する振動ノズル装置と、前記ガラス プレートの表面に衝突し伝搬するために前記ノズル装置を前記ガラス板から所定 の距離だけ離し、所定の角度で位置決めする装置と、大気中に噴射されるジェッ トの波長を板上を伝搬する空気ジェットの方向の前記ノズルから前記ガラス板の 所定の距離より大きくなるように、また前記板の長さより小さくなるようにする ための前記振動ノズル装置内の装置とを有し、それによって絶縁層の厚さを小さ くすることによって前記ノズルと前記板との間の所定の距離に形成された空間内 の前記空気ジェットからの熱エネルギーのロスを低滅し、絶縁板への熱エネルギ ーの伝達を最大にする自動車用デフロスト装置。
2. ２．大気中に噴射されたジェットの波長を絶縁所定の距離より大きくする装置は 、流体オッシレータである請求項１に記載の自動車デフロスト装置。
3. ３．前記流体オッシレータは、その両側に交互にうずを発生させるためのアイラ ンド装置を含む請求項２に記載の自動車デフロスト装置。
4. ４．前記ノズルは上流端及び下流端を有し、前記アイランドは前記上流端に配置 され、前記ノズル装置の下流端にバリア手段を含む請求項３に記載の自動車デフ ロスト装置。
5. ５．振動空気ジェットに含まれる熱エネルギーの所定の長さを有するガラス板へ の伝達を最大にする方法であって、 前記振動空気ジェットを前記板に向けられたノズルから所定の距離を介して噴射 し、前記振動ジェットが所定の角度で前記板に衝突させる段階と、噴射される空 気ジェットの波長を板上を伝搬する空気ジェットの方向の前記ノズルから前記ガ ラス板の所定の距離より大きくなるように、また前記板の長さより小さくなるよ うにする段階とを有し、それによって絶縁層の厚さを小さくすることによって前 記ノズルと前記板との間の所定の距離に形成された空間内の前記空気ジェットか らの熱エネルギーのロスを低減し、絶縁板への熱エネルギーの伝達を最大にする 伝達を最大にする方法。
6. ６．空気ジェットと所定の長さを有するガラス板への熱エネルギーの伝達を最大 にし、前記空気ジェットは前記ガラス板の表面上を伝搬する自動車デフロスト／ デフォッグ装置であって、 前記デフロスト空気ジェットを大気中に噴射する振動ノズル装置と、前記ガラス プレートの表面に衝突し伝搬するために前記ノズル装置を前記ガラス板から所定 の距離だけ離し、所定の角度で位置決めする装置と、大気中に噴射されるジェッ トの波長を板上を伝搬する空気ジェットの方向の前記ノズルから前記ガラス板の 所定の距離より大きくなるように、また前記板の長さより小さくなるようにする ための前記振動ノズル装置内の装置とを有する自動車用デフロスト／デフォッグ 装置。
7. ７．大気中に噴射されたジェットの波長を絶縁所定の距離より大きくする装置は 、流体オッシレータである請求項６に記載の自動車デフロスト装置。
8. ８．前記流体オッシレータはその両側に交互にうずを発生させるためのアイラン ド装置を含む請求項７に記載の自動車デフロスト装置。
9. ９．前記ノズルは、上流端及び下流端を有するダクトを含み、前記アイランドは 前記上流端に配置され、前記ノズル装置の下流端にバリア手段を含む請求項８に 記載の自動車デフロスト装置。
10. １０．振動空気ジェットと所定の長さを有するガラス板との間の熱エネルギーの 伝達を最大にする方法であって、 前記振動空気ジェットを前記板に向けられたノズルから所定の距離を介して噴射 し、前記振動ジェットが所定の角度で前記板に衝突させる段階と、噴射される空 気ジェットの波長を板上を伝搬する空気ジェットの方向の前記ノズルから前記ガ ラス板の所定の距離より大きくなるように、また前記板の長さより小さくなるよ うにする段階とを有する伝達を最大にする方法。