JP7600974B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に設けられる空調装置に関する。

下記特許文献１には、この種の空調装置を構成する車両用ヒーターダクト構造が開示されている。このヒーターダクト構造は、後部座席の乗員の足元を温風によって温めるためのものであり、車室後部の側面のクォータートリムの下端部に形成された吹出口から温風を吹き出すように構成されている。

特開２００６－２６４４４０号公報

上記のヒーターダクト構造のような空調装置の設計は、車両の構造や他部品との配置関係などを考慮しながら行われるのが好ましい。この場合、ダクトの位置に制約があると、車室に空量風を吹き出す吹出口の位置や面積を工夫したとしても、車室内の必要な領域に空調風を十分な風量で供給するのが難しいことが想定される。

例えば、後席の右側に配置されたダクトの吹出口から吹き出した空調風を、ダクトから近い右側の車両のシートの乗員に十分な風量で供給ができる一方で、ダクトから遠い左側の車両シートの乗員に届けることが供給できない。空調風を吹き出す吹出口の位置や数が限られているときには、乗員の乗車位置によって足元に寒暖差が発生するという問題が生じ得る。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、車室内に空調風を効率良く供給することができる車両用空調装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
車両に搭載される空調風供給装置であって、
車室に面する位置に互いに隣接して設けられた２つの吹出口を有するトリム部と、
上記トリム部よりも前方に前後方向にスライド可能に配置される車両シートのシートクッション部に車体フロア部と対向するように設けられた空調風誘導部と、
を備え、
上記トリム部は、上記２つの吹出口のうち吹き出し風速が速い方の第１吹出口から上記車室に吹き出した空調風が吹き出し風速が遅い方の第２吹出口から上記車室に吹き出した空調風をコアンダ効果により引き込んで風量を高めるように構成されており、
上記第１吹出口は、上記車室に吹き出した空調風が対象とする障害物に隣接した第１供給領域に供給されるように開口しており、上記第２吹出口は、上記車室に吹き出した空調風が上記障害物と上記第１供給領域との境界に位置する第２供給領域に供給されるように開口しており、
上記空調風誘導部は、上記第１吹出口および上記第２吹出口のそれぞれから上記車室に吹き出した空調風の一部を上記車両シートよりも後方の領域から導入して上記車両シートよりも前方の領域まで誘導するように構成されている、空調風供給装置、
にある。

上述の態様の空調風供給装置において、トリム部には、車室に面する位置に互いに隣接して２つの吹出口が設けられている。このとき、吹き出し風速が速い方の第１吹出口と、吹き出し風速が遅い方の第２吹出口と、を互いに隣接して配置することによって、第２吹出口から車室に吹き出した空調風をコアンダ効果により引き込んで風量を高めることが可能になる。

これにより、本来、空調風の風量不足が要因で、車室内の所望の領域に空調風を届けることができないようなときでも、吹き出し風速が遅い方の空調風の風量をコアンダ効果で増やすことによって、この領域に空調風を効率良く届けることが可能になる、その結果、吹出口の位置や数が限られている場合であっても、乗員の乗車位置によって足元に寒暖差が発生するのを防ぐことができる。

以上のごとく、上述の態様によれば、車室内に空調風を効率良く供給することができる車両用空調装置を提供することが可能になる。

実施形態１にかかる車両の車室を側方からみた側面図。 図１のII-II線断面矢視図。 図１中の２列目の車両シートのシートクッション部を前側からみた図。 図３中の空調風誘導部を後側からみた図。 図４のV-V線断面矢視図。 ２列目の車両シートが前側位置にあるときにトリム部の吹出口から車室に空調風が供給される様子を示す平面図。 ２列目の車両シートが後側位置にあるときにトリム部の吹出口から車室に空調風が供給される様子を示す平面図。 トリム部の吹出口から吹き出した空調風のコアンダ効果を説明するための平面図。

上述の空調風供給装置において、上記第１吹出口は、上記車室に吹き出した空調風が対象とする障害物に隣接した第１供給領域に供給されるように開口しており、上記第２吹出口は、上記車室に吹き出した空調風が上記障害物と上記第１供給領域との境界に位置する第２供給領域に供給されるように開口しているのが好ましい。

この空調風供給装置によれば、第１吹出口から吹き出す空調風は吹き出し風速が速く風量が十分に確保できるため、第１供給領域にある空調対象を直接狙うことができる。このため、第１吹出口から吹き出した空調風を、障害物に邪魔されることなく第１供給領域にある空調対象に届けることができる。一方で、第２吹出口から吹き出す空調風は吹き出し風速が遅く本来は所望の空調対象まで届けるのに風量が不足しているが、コアンダ効果を利用して風量を増やすことによって、第２供給領域から障害物を越えた位置にある所望の空調対象まで届けることができる。その結果、吹出口の位置や数が限られている場合であっても、第１吹出口と第２吹出口のそれぞれから吹き出す空調風の協働によって、車室内の広範囲に空調風をバランス良く届けることが可能になる。

上述の空調風供給装置において、上記トリム部は、上記２つの吹出口に連通する空調風流路と、上記空調風流路において上記第１吹出口と上記第２吹出口との間に設けられた流れ規制部と、を有し、
上記空調風流路を空調風が流れる方向について上記第１吹出口の上流側に上記第２吹出口が配置されており、
上記流れ規制部は、上記第２吹出口に向かう空調風の流れを規制することにより上記第２吹出口に比べて上記第１吹出口に向けて流れる空調風の分流比率を増やすように構成されているのが好ましい。

この空調風供給装置によれば、流れ規制部を利用することによって、第１吹出口から吹き出す空調風の吹き出し風速が速くなり、第２吹出口から吹き出す空調風の吹き出し風速が第１吹出口よりも遅くなるように制御することが可能になる。

以下、車両に搭載される空調風供給装置の実施形態の具体例について、図面を参照しつつ説明する。

なお、以下の説明で参照する図面において、車両前方を矢印ＦＲで示し、車両上方を矢印ＵＰで示し、車両内方を矢印ＩＮで示す。また、特にことわらない限り、車両に搭載された状態の空調風供給装置について、その前後方向（車長方向）を矢印Ｘで示し、その左右方向（車幅方向）を矢印Ｙで示し、その上下方向（車高方向）を矢印Ｚで示すものとする。

（実施形態１）
図１に示されるように、実施形態１にかかる車両１は、前席用の車両シート１０Ａと、後席用の２列の車両シート１０Ｂ，１０Ｃと、を備えるワンボックスカーである。車両シート１０Ａは、車室１ａの第１領域２に配置されている。車両シート１０Ｂは、車室１ａのうち第１領域２よりも後方の第２領域３に配置された２列目の車両シートである。この車両シート１０Ｂは、所謂「キャプテンシート」と称されるものであり、２つの車両シート１０Ｂが左右方向Ｙに互いに隣接して配置されている。車両シート１０Ｃは、車室１ａのうち第２領域３よりも後方の第３領域４に配置された３列目の車両シートである。この車両シート１０Ｃは、３人掛け用のシートであり、所謂「ベンチシート」と称されるものである。

なお、この車両１における車両シートの配列構造はあくまで例示的なものであって、図１のものに限定されるものではない。例えば、後席は２列以外であってもよい。また、各車両シートの構造及び形状は、図１に示されるものから適宜に変更が可能である。

車両シート１０Ｂは、左右方向Ｙの両側にシートレッグ部１３（図３を参照）を有し、このシートレッグ部１３が車体フロア部１ｂに前後方向Ｘに延びるように設けられたスライドレール１４を介して前後方向Ｘにスライド可能となるように支持されている。すなわち、この車両シート１０Ｂは、前側位置Ｐ１から後側位置Ｐ２までの間で前後方向Ｘにスライド可能なスライドシートとして構成されている。このため、乗員Ｃの脚部Ｌの位置は車両シート１０Ｂが前後方向Ｘにスライドすることに応じて前後に変化する。

図１に示されるように、実施形態１の空調風供給装置１０１は、車両１に搭載されるものであり、トリム部５と、空調風誘導部２０と、を備えている。

（トリム部の構造）
トリム部５は、車室１ａの第３領域４に突出状に設けられた右側の内装部品によって構成されている。このトリム部５は、車両シート１０Ｂよりも後方に配置されており、２つの吹出口８，９を有する。これら２つの吹出口８，９はいずれも、車両シート１０Ｂのシートクッション部１１よりも下方位置であって車室１ａの第３領域４に面する位置に互いに隣接して設けられている。また、これら２つの吹出口８，９は、ダクト６の内部に形成された空調風流路７に連通するように設けられている。このため、ヒータユニット（図示省略）で生成された空調風を、ダクト６の空調風流路７を介して２つの吹出口８，９から車室１ａに供給することができる。このとき、２つの吹出口８，９から吹き出す空調風は乗員の足元を温めるための温風とされる。

図２に示されるように、２つの吹出口８，９のうち前側に位置する第１吹出口８は、車室１ａに対して前斜め前方に向けて開口している。これに対して、２つの吹出口８，９のうち後側に位置する第２吹出口９は、車室１ａに対して前斜め前方に向けて開口しているが、第１吹出口８よりも若干前方側に傾いて開口している。すなわち、トリム部５を車室１ａの上方側から見たとき、前後方向Ｘに延びる仮想直線Ｋと第１吹出口８の開口方向とのなす角度θ１は、この仮想直線Ｋと第２吹出口９の開口方向とのなす角度θ２を若干上回るようになっている。このような構成によれば、２つの吹出口８，９のそれぞれから吹き出した空調風を互いの境界部分において干渉させることができる。

トリム部５は、空調風流路７において第２吹出口９の上流側に凸状に設けられた流れ規制部６ａを有する。このとき、空調風流路７を空調風が流れる方向について第１吹出口８の上流側に第２吹出口９が配置されている。流れ規制部６ａは、第２吹出口９に向かう空調風の流れの一部を遮って規制することにより第２吹出口９に比べて第１吹出口８に向けて流れる空調風の分流比率を増やすように構成されている。

本構成によれば、第１吹出口８から吹き出す空調風は、第２吹出口９から吹き出す空調風よりも風量が多く且つ吹き出し風速が速い主流となる。このため、第１吹出口８を「主流吹出口」或いは「主流開口」ということもできる。これに対して、第２吹出口９から吹き出す空調風は、第１吹出口８から吹き出す空調風よりも風量が少なく且つ吹き出し風速が遅い副流となる。このため、第２吹出口９を「副流吹出口」或いは「副流開口」ということもできる。

（空調風誘導部の構造）
空調風誘導部２０は、左右の車両シート１０Ｂのそれぞれのシートクッション部１１と車体フロア部１ｂとの間の対向空間１２に設けられている。シートクッション部１１の上面は乗員Ｃの着座面となる。空調風誘導部２０は、車両シート１０Ｂのシートクッション部１１の下面に一体状に固定されている。このため、空調風誘導部２０は、車両シート１０Ｂが前後方向Ｘにスライドすることに応じて前後に移動する。

空調風誘導部２０は、誘導路２１と、導入開口２４と、導出開口２７と、を有する。誘導路２１は、空調風を車両１の前後方向Ｘに誘導するための誘導空間である。導入開口２４は、トリム部５の吹出口８，９から車室１ａに吹き出した空調風の一部を誘導路２１に導入するための開口部分である。導出開口２７は、誘導路２１から車室１ａに空調風を導出するための開口部分である。

図３に示されるように、空調風誘導部２０は、誘導路２１の前側を区画する前壁２５と、誘導路２１の右側を区画する右壁２８と、誘導路２１の左側を区画する左壁２９と、を有する。前壁２５には、導出開口２７を構成する格子状のスリット開口を有するスリット部２６が設けられている。

図４に示されるように、空調風誘導部２０は、さらに、誘導路２１の後側を区画する後壁２２を有する。後壁２２には、導入開口２４を構成する格子状のスリット開口を有するスリット部２３が設けられている。スリット部２３は、空間を隔てて、トリム部５の吹出口８，９と向かい合うように配置されている。

なお、誘導路２１の上側は、車両シート１０Ｂのシートクッション部１１の下面によって区画され、誘導路２１の下側は、車体フロア部１ｂの表面によって区画されている。これにより、誘導路２１は、導入開口２４及び導出開口２７のそれぞれの開口部分と、車体フロア部１ｂの表面との間に形成される僅かな隙間と、を除いて、前後方向Ｘと左右方向Ｙと上下方向Ｚの三方向について密閉状に区画された密閉空間となる。このとき、誘導路２１は、概ね四角柱形状をなすように形成される。

図４及び図５に示されるように、空調風誘導部２０は、導入開口２４のまわりに立設して設けられた立設壁２２ａを有する。この立設壁２２ａによって囲まれる空間２２ｂは、空調風を導入開口２４に誘い込むのに有効な開口空間となっている。このため、図５に示されるように、第１吹出口８から吹き出した空調風が立設壁２２ａの表面に沿って導入開口２４に誘い込まれるような空調風流れ（図５中の矢印を参照）が形成される。

次に、図６及び図７を参照しながら、トリム部５の２つの吹出口８，９から車室１ａに空調風が吹き出すときの様子について説明する。

図６に示されるように、２列目の車両シート１０Ｂが前側位置Ｐ１にあるとき、車室１ａの第３領域４の前後方向Ｘの距離が最大になる。このとき、車両シート１０Ｂは、前後方向Ｘの各スライド位置の中でトリム部５の２つの吹出口８，９から最も離れた位置に配置される。このとき、２つの吹出口８，９から吹き出した空調風は、主に、車室１ａの第３領域４に供給される。

図７に示されるように、２列目の車両シート１０Ｂが後側位置Ｐ２にあるとき、車室１ａの第３領域４の前後方向Ｘの距離が最小になる。このとき、車両シート１０Ｂは、前後方向Ｘの各スライド位置の中でトリム部５の２つの吹出口８，９に最も近い位置に配置される。このため、２つの吹出口８，９から吹き出した空調風は、右側の車両シート１０Ｂのシートクッション部１１の下方に設けられた空調風誘導部２０によって誘導される。

空調風は、空調風誘導部２０の誘導路２１を通じて車室１ａの第３領域４から第２領域３に抜けるように前方へ流れる。誘導路２１は、前述のように、その上下及び左右がともに仕切られており、空調風の前後方向Ｘのみの流れを許容する。したがって、この誘導路２１は、単なる開口空間に空調風を流すのとは異なり、第３領域４から第２領域３へと指向性を持たせて空調風を誘導するのに有効である。このとき、２つの吹出口８，９から吹き出した空調風は、車室１ａの第２領域３と第３領域４の両方に供給される。

図６及び図７を参照した場合、空調風誘導部２０をスライドシートである車両シート１０Ｂと一体化することによって、この車両シート１０Ｂのスライド位置に応じて、トリム部５の吹出口８，９から吹き出した空調風の供給先を切り替えることができる。

空調風誘導部２０を使用することによって、トリム部５の位置に制約がある場合であっても、このトリム部５に設けられている吹出口８，９から吹き出した空調風を吹出口８，９から離れた第２領域３まで確実に誘導することができる。

図８に示されるように、トリム部５が、例えば車両シート１０Ｃの真横に配置されている場合、第１吹出口８は、車室１ａに吹き出した空調風が対象とする障害物Ｗに隣接した第１供給領域Ａ１に供給されるように開口している。ここで、車両シート１０Ｃの右側のシートレッグ部１３を障害物Ｗとしている。これに対して、第２吹出口９は、車室１ａに吹き出した空調風が障害物Ｗと第１供給領域Ａ１との境界に位置する第２供給領域Ａ２に供給されるように開口している。

第１吹出口８から吹き出す空調風は吹き出し風速が速く風量が十分に確保できるため、第１供給領域Ａ１においてこの第１吹出口８から離れた位置にある空調対象である車両シート１０Ｃの右側及び中央の乗員の足元を直接狙うことができる。このため、第１吹出口８から吹き出した空調風を、障害物Ｗに邪魔されることなく、第１供給領域Ａ１にある乗員の足元に届けることができる。

これに対して、第２吹出口９から吹き出す空調風の吹き出し風速が遅く風量が不足している場合には、この第２吹出口９から離れた位置にある空調対象である車両シート１０Ｃの左側の乗員の足元を直接狙うのが難しい。このため、第２吹出口９から吹き出した空調風を、車両シート１０Ｃの左側の乗員の足元に十分に届けるのが難しい。

そこで、本実施形態のトリム部５は、２つの吹出口８，９のうち第１吹出口８から車室１ａに吹き出した空調風が第２吹出口９から車室１ａに吹き出した空調風をコアンダ効果により引き込んで風量を高めるように構成されている。このコアンダ効果を得るために、２つの吹出口８，９の配置及び向き、２つの吹出口８，９の相対的な吹き出し風速の関係を適宜に設定するのが好ましい。

ここでいう「コアンダ効果」とは、流体に関する既知の現象を利用したものであり、その詳細な説明を省略するが、概して、流体がその粘性の効果により周りの流体を巻き込むように或いは引っ張るように引き込んで流れるような現象をいう。

本実施形態の場合、流速が速い主流である空調風（第１吹出口８から吹き出した空調風）がその粘性の効果により周りの流速が遅い副流（第２吹出口９から吹き出した空調風）を引き込んで流れるような現象がコアンダ効果に該当する。このコアンダ効果を得るために、前記の流れ規制部６ａ（図２を参照）を利用して、第１吹出口８から吹き出す空調風の吹き出し風速が速くなり、第２吹出口９から吹き出す空調風の吹き出し風速が第１吹出口８よりも遅くなるように制御するのが好ましい。

このコアンダ効果を得るための構造（以下、「コアンダ構造」という。）によれば、第２吹出口９から吹き出した空調風の吹き出し風速が遅い場合であっても、この空調風が車室１ａを流れる過程で第１吹出口８から吹き出した空調風によって巻き込まれるようにして引き込まれることによってその風量が増える。このとき、第１供給領域Ａ１と第２供給領域Ａ２との境界部分に、第１吹出口８から吹き出した空調風が第２吹出口９から吹き出した空調風を巻き込んでなるコアンダ流Ｆが形成される（図８を参照）。

これにより、第２吹出口９から吹き出した空調風を、障害物Ｗを越えた左斜め前方の第３供給領域Ａ３まで引っ張ることができ、車両シート１０Ｃの左側の乗員の足元に十分な風量で届けることが可能になる。すなわち、第２吹出口９による第２供給領域Ａ２を、コアンダ効果を得られない場合に比べて、第３供給領域Ａ３までのばすことができる。その結果、吹出口８，９の位置や数が限られている場合であっても、第１吹出口８と第２吹出口９のそれぞれから吹き出す空調風の協働によって、車室１ａ内の広範囲に空調風をバランス良く届けることが可能になる。

なお、本発明者は、コンピュータシステムを用いて実際に実施した流体解析（ＣＦＤ解析）において本効果を確認している。

次に、上述の実施形態１の作用効果について説明する。

実施形態１の空調風供給装置１０１において、トリム部５には、車室１ａに面する位置に互いに隣接して２つの吹出口８，９が設けられている。このとき、吹き出し風速が速い方の第１吹出口８と、吹き出し風速が遅い方の第２吹出口９と、を互いに隣接して配置することによって、第２吹出口９から車室１ａに吹き出した空調風をコアンダ効果により引き込んで風量を高めることが可能になる。

これにより、本来、空調風の風量不足が要因で、車室１ａ内の第３供給領域Ａ３（図８を参照）に空調風を届けることができないようなときでも、吹き出し風速が遅い方の空調風（第２吹出口９から吹き出した空調風）の風量をコアンダ効果で増やすことによって、この第３供給領域Ａ３に空調風を効率良く届けることが可能になる。その結果、吹出口８，９の位置や数が限られている場合であっても、乗員の乗車位置によって足元に寒暖差が発生するのを防ぐことができる。

以上のごとく、実施形態１によれば、車室１ａ内に空調風を効率良く供給することができる空調風供給装置１０１を提供することが可能になる。

また、空調風供給装置１０１は、コアンダ構造と空調風誘導部２０を兼ね備えることによって、空調風を車室１ａ内の遠い領域まで届ける機能と、空調風を所望の領域まで指向性を持たせて誘導する機能と、を両立するのに有効である。

本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。

上述の実施形態では、トリム部５の空調風流路７の流れ規制部６ａを設ける場合について例示したが、第１吹出口８よりも第２吹出口９の方の吹き出し風速を遅くすることができる別構造を備える場合には、流れ規制部６ａを省略することもできる。

上述の実施形態では、トリム部５の２つの吹出口８，９のそれぞれから吹き出す空調風の間で生じるコアンダ効果を利用する場合について例示したが、コアンダ効果を利用することができれば吹出口の数は限定されるものではない。例えば、トリム部５に３つ以上の複数の吹出口を隣接させて設け、複数の吹出口のうち隣接する少なくとも２つの吹出口から吹き出す空調風の間で生じるコアンダ効果を利用するようにしてもよい。

上述の実施形態では、空調風誘導部２０とコアンダ構造の両方を兼ね備える空調風供給装置１０１について例示したが、参考例として、この空調風供給装置１０１において空調風誘導部２０のみを省略することもできる。

上述の実施形態では、ヒータユニットで生成した温風を空調風として車室１ａに供給する構造について例示したが、本構造を、冷風を空調風として車室１ａに供給する構造に適用できることは勿論である。

１ 車両
１ａ 車室
５ トリム部
６ａ 流れ規制部
７ 空調風流路
８ 第１吹出口（吹出口）
９ 第２吹出口（吹出口）
１３ シートレッグ部（障害物）
１０１ 空調風供給装置
Ａ１ 第１供給領域
Ａ２ 第２供給領域
Ｗ 障害物

Claims (2)

1. 車両に搭載される空調風供給装置であって、
   車室に面する位置に互いに隣接して設けられた２つの吹出口を有するトリム部と、
   上記トリム部よりも前方に前後方向にスライド可能に配置される車両シートのシートクッション部に車体フロア部と対向するように設けられた空調風誘導部と、
   を備え、
   上記トリム部は、上記２つの吹出口のうち吹き出し風速が速い方の第１吹出口から上記車室に吹き出した空調風が吹き出し風速が遅い方の第２吹出口から上記車室に吹き出した空調風をコアンダ効果により引き込んで風量を高めるように構成されており、
   上記第１吹出口は、上記車室に吹き出した空調風が対象とする障害物に隣接した第１供給領域に供給されるように開口しており、上記第２吹出口は、上記車室に吹き出した空調風が上記障害物と上記第１供給領域との境界に位置する第２供給領域に供給されるように開口しており、
   上記空調風誘導部は、上記第１吹出口および上記第２吹出口のそれぞれから上記車室に吹き出した空調風の一部を上記車両シートよりも後方の領域から導入して上記車両シートよりも前方の領域まで誘導するように構成されている、空調風供給装置。
2. 上記トリム部は、上記２つの吹出口に連通する空調風流路と、上記空調風流路において上記第２吹出口の上流側に凸状に設けられた流れ規制部と、を有し、
   上記空調風流路を空調風が流れる方向について上記第１吹出口の上流側に上記第２吹出口が配置されており、
   上記流れ規制部は、上記第２吹出口に向かう空調風の流れを規制することにより上記第２吹出口に比べて上記第１吹出口から吹き出す空調風の風量を多くするように構成されている、請求項１に記載の空調風供給装置。

Images