JP6461253B2 - 空気吹出装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気入口と、空気入口から導入された空気を通す空気流路と、空気流路内を流れる空気を吹き出す空気出口と、を備えた空気吹出装置に関する。

従来から、種々の空気吹出装置が、自動車の室内などの環境を調整するために用いられている。例えば、自動車のインストルメント・パネルには、冷暖房に用いる空気を車室内に供給するための空気吹出装置（いわゆるレジスタ）、および、フロントガラスの結露の防止または除去に用いる空気を車室内に供給するための空気吹出装置（いわゆるデフロスタ）などが設けられている。

例えば、デフロスタの一例として、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、フロントガラスに沿って伸びる細長い形状の吹出口（空気出口）と、吹出口に向かって空気を送るノズル（空気流路）と、を備えている。従来装置のノズルは、吹出口に近づくにつれて流路の断面積が徐々に大きくなる形状（簡便に述べると、扇型状の形状）を有している。これにより、従来装置は、ノズルを通過する空気を徐々に分散・拡散させ、吹出口の全体から空気を均一に吹き出させようとしていると考えられる（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１０−１８８７９１号公報

近年、自動車のインストルメント・パネル自体の小型化、および、インストルメント・パネルの周辺の美観を向上させること等の観点から、空気吹出装置（レジスタおよびデフロスタなど）を設置し得る領域の広さが減少する傾向がある。そして、これに伴い、空気吹出装置の機能を損なうことなく、空気吹出装置を出来る限り小型化することが望まれている。

空気吹出装置の機能の一例として、デフロスタは、一般に、大きな面積を有する平面状のフロントガラスに向けて、出来る限り均一な（例えば、流速および流量などのばらつきが少ない）空気流を十分な流速および流量にて吹き出すことを求められる。そこで、従来装置のデフロスタは、空気出口（吹出口）の背後に空気流を分散・拡散させる構造（扇型状のノズル）を設け、空気出口から吹き出される空気流の均一化を図っていると考えられる。

ところが、一般に、空気流を広い範囲に分散・拡散させるための構造は、小型化が困難であると考えられる。例えば、従来装置における扇型状のノズルは、空気を分散・拡散する効果を十分に発揮するためには、その原理上、空気出口の大きさに応じたノズル長さ（ノズルの入口から出口までの流路長さ）を必要とする。すなわち、空気出口の大きさが大きいほど、より長いノズル長さが必要である。逆に言えば、空気吹出装置の小型化を図るべく不用意にノズル長さを短縮すると、空気がノズル内にて十分に分散・拡散せず、空気出口から吹き出される空気流に偏りが生じる場合があると考えられる。

これに対し、空気流を分散・拡散する効果を維持しながらノズル長さを短縮するべく、ノズル内に複数の案内板（空気の流れ方向を調整するための板状の部材）を設け、その案内板によって空気流の分散・拡散を促進させることも考えられる。しかし、一般に、案内板などの障害物によって強制的に空気流を分散・拡散させる場合、空気流の分散・拡散の度合いを高めるにつれて空気流路の圧力損失が増大する。この圧力損失の大きさは、空気出口から吹き出される空気の流速および流量などに密接に関連する。そのため、ノズル長さの短縮を十分に補い得る分だけ不用意にノズル内に案内板などを設けると、ノズルの圧力損失が増大し、十分な流速および流量の空気流が空気出口から吹き出されないことになる場合があると考えられる。

このように、従来装置におけるノズルを不用意に小型化すると、従来装置の空気吹出装置としての機能が損なわれる可能性がある。換言すると、空気吹出装置としての機能を維持しながら従来装置を小型化することは、容易ではない。

本発明の目的は、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小型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。

以下、便宜上、空気吹出装置の空気出口から吹き出される空気流の特性（例えば、流速および流量など）を空気出口中の各々の位置で比べた場合における同特性の均一さの度合いは、「空気流の均一性」とも称呼される。すなわち、空気流の均一性が高いとは、空気出口中の各々の位置における空気流の特性のばらつきが小さいことを表し、空気流の均一性が低いとは、空気出口内の各々の位置における空気流の特性のばらつきが大きいことを表す。

上記課題を解決するための本発明による空気吹出装置は、空気入口と、前記空気入口から導入された空気を流す空気流路と、前記空気流路内を流れる空気を吹き出す空気出口と、を備える。

この空気吹出装置は、
前記空気流路が、前記空気入口から離れる向きに伸びる螺旋状の空気流路である螺旋流路を有し、
前記螺旋流路が、該螺旋流路の外周面に形成された開口部を有し、
前記開口部が、該開口部を通過した空気を前記空気出口に導く放出路を介して前記空気出口と接続され、
前記放出路が、前記螺旋流路内を流れる空気の旋回方向の順方向に向かって前記開口部から伸びるように構成される、ようになっている。

上記構成によれば、空気入口から空気吹出装置に導入された空気は、空気流路（のうちの螺旋流路）内を空気出口に向かって移動するとき、螺旋流路の形状に沿って旋回しながら流れる（すなわち、螺旋状の旋回流を形成する）ことになる。そして、その旋回流は、螺旋流路の開口部を通過した後（螺旋流路の内側から外側に向けて流出した後）、開口部から旋回流の旋回方向の順方向に向かって伸びる放出路を介して空気出口から吹き出されることになる。

まず、空気吹出装置に導入される空気と、開口部から流出する空気と、の関係について述べる。開口部は螺旋流路の外周面に形成されているので、通常、螺旋流路内を流れる空気（旋回流）のうちの外周面の近傍を流れる空気（別の言い方をすると、螺旋流路内を開口部に向かって流れる空気）が開口部から流出し、外周面から比較的離れた位置を流れる空気は螺旋流路内を流れ続けることになる。さらに、螺旋流路内を流れ続けた空気の流路上に他の開口部が存在すると、上記同様、一部の空気が開口部から流出し、残りの空気が螺旋流路内を流れ続けることになる（例えば、図２を参照。）。別の言い方をすると、螺旋流路上の複数の箇所に開口部が存在する場合、空気吹出装置に導入された空気は、螺旋流路内を流れながら、それら開口部に順次に分配される（換言すると、分散・拡散される）ことになる。

次いで、上述した空気の分散・拡散に伴う螺旋流路の圧力損失について述べる。螺旋流路は、螺旋構造を有さない空気流路（例えば、単純な筒状の空気流路）に比べ、一般に、流路の構造が複雑である分だけ大きな圧力損失を生じさせる傾向がある。そのため、螺旋流路を採用することにより、空気入口から導入された空気が螺旋流路の開口部に到達するまでの経路（流路）の圧力損失は、螺旋構造を有さない空気流路の圧力損失に比べて増大する場合がある。

しかし、本発明の開口部および放出路によれば、螺旋流路内の旋回流は、螺旋流路の外周面に沿って流れつつ、旋回流の旋回方向の順方向に向かって伸びる放出路が接続された開口部（螺旋流路の外周面に設けられる。）から流出するようになっている。放出路が伸びる向きは、開口部を通過した後の空気の流れ方向が、開口部を通過する前の空気の流れ方向に対して如何に変化するか（すなわち、開口部を通過する前後における空気の流れ方向の変化の度合い）に影響を及ぼす。例えば、旋回流の旋回方向の逆方向に向かって放出路が伸びている場合、開口部を通過する前後において、空気の流れ方向が逆方向に変化することになる。すなわち、この場合、開口部を通過する前後における空気の流れ方向の変化の度合いが大きい。

一方、本発明の放出路は、旋回流の旋回方向の順方向に伸びているので、旋回流（開口部に向かって流れる空気）の少なくとも一部を、その流れ方向を維持しながら開口部を通過させることが可能である。すなわち、開口部を通過する前後における空気の流れ方向の変化の度合いが小さい。そのため、本発明の螺旋流路は、流路内の空気の流れ（旋回流）に起因するエネルギ（例えば、運動エネルギ）をより効率良く空気の吹き出しに利用することができる。別の観点から述べると、上記構成によれば、螺旋流路に特有の空気流（外周面に沿って流れる螺旋流）を開口部から効率良く取り出すことにより、開口部を通過する際のエネルギの損失を低減させることができる。そして、エネルギの損失が少ない分だけ、開口部を通過するときに生じる圧力損失が低減されることになる。

よって、螺旋流路を介して空気を開口部に分配（分散・拡散）させるとき、螺旋流路の構造が流路の圧力損失に影響（圧力損失の増大）を及ぼしたとしても、開口部および放出路の構造によってその影響が緩和され（増大量の一部または全部が相殺され）、空気吹出装置全体としての圧力損失が過度に増大することが防がれる。換言すると、本発明の空気吹出装置は、圧力損失の発生を抑制しながら、空気入口から導入された空気を開口部に分配する（分散・拡散させる）ことができる。

そのため、本発明の空気吹出装置は、螺旋流路を有さない空気吹出装置に比べ、より均一な状態にて（例えば、空気入口と開口部との距離にかかわらず、流速および流量などのばらつきが少ない状態にて）空気を開口部に分配する（分散・拡散させる）ことができる。そして、そのように分配された空気が、空気出口から吹き出される。すなわち、本発明の空気吹出装置は、均一性の高い空気流を空気出口から吹き出すことができる。

そこで、開口部および空気出口の配置等を空気吹出装置の用途に基づいて調整すれば（例えば、デフロスタとして空気吹出装置を用いる場合、フロントガラスの形状に沿うように開口部および空気出口を配置すれば）、空気出口からその用途に応じた均一性の高い空気流が吹き出されることになる。よって、本発明の空気吹出装置は、従来装置のノズルのような構造を用いることなく、空気を開口部（空気出口）に適切に分散・拡散させながら、開口部（空気出口）から均一性の高い空気を吹き出すことができる。さらに、従来装置のノズルのように扇型状に広がる構造を必要としないので、本発明の空気吹出装置を遥かに小型に設計することができる。

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の維持と、空気吹出装置の小型化と、を両立することができる。すなわち、本発明の空気吹出装置は、空気吹出装置としての機能を損なうことなく小型化することが可能である。

ところで、上記「空気入口」、「空気流路」および「空気出口」は、上述した各特徴を有していればよく、具体的な数、形状および配置などは特に制限されない。空気入口、空気流路および空気出口の数、形状および配置などは、例えば、空気吹出装置に求められる機能（例えば、空気流の吹き出し範囲、および、空気流の吹き出し方向など）を考慮して設計され得る。

上記「螺旋流路」は、螺旋状の形状を備えた空気流路（すなわち、螺旋状の形状を有する壁面に囲まれた流路）であればよく、具体的な数、形状および配置などは特に制限されない。例えば、螺旋流路が螺旋軸周りに一回転するときの螺旋軸方向における螺旋流路の長さ（いわゆる、螺旋のピッチ。以下、「単位旋回長さ」とも称呼される。）、螺旋の径、螺旋軸に垂直な平面で切断したときの断面の形状（円形または楕円形など）、その断面における流路の面積（流路断面積）、および、螺旋の重なりの数（一重螺旋または二重螺旋など）などは、特に制限されない。さらに、空気流路全体に占める螺旋流路の割合も特に制限されず、空気流路の全体が螺旋流路であってもよく、空気流路の一部が螺旋流路であってもよい。加えて、螺旋流路の螺旋軸は、直線であってもよく、曲線であってもよい。これら螺旋流路に関する各パラメータは、例えば、空気吹出装置に求められる機能を考慮して設定され得る。

上記「螺旋流路の外周面」との表現は、螺旋流路内を流れる空気が旋回に伴う遠心力によって押し付けられることになる壁面を構成する部材の表面のうち、螺旋軸から見て径方向外側に存在する面（外表面）、を表す。同表現は、例えば、螺旋流路を外部から観察した場合に視認される螺旋流路の表面、と言い換え得る。また、同表現は、例えば、螺旋流路を“筒状の仮想面に内接しながら螺旋状に旋回する空気流路”と定義した場合における同仮想面の外周面、と言い換え得る。さらに、同表現は、例えば、螺旋流路を“螺旋軸と同一の軸を中心軸とする筒状体（例えば、円筒）であって螺旋流路が内接する筒状体”に置き換えた場合における同筒状体の外周面、と言い換え得る。加えて、同表現は、螺旋流路の螺旋軸から径方向外側に向かって最も離れた螺旋流路の表面、とも言い換え得る。

上記「開口部」は、螺旋流路内を流れる空気を螺旋流路の外部に放出可能であるように螺旋流路を画成する壁面を貫通する貫通孔であればよく、具体的な形状、数、配置および配列等は特に制限されない。別の言い方をすると、開口部の数、形状、配置および配列などは、空気吹出装置に求められる機能（吹き出し範囲および吹き出し方向など）を考慮して設定され得る。開口部の具体的な構成の例については、後述される（態様２，３）。

上記「放出路」は、開口部から流出した空気を空気出口に向かって流す（搬送する）べく開口部と空気出口とを繋ぐ空気流路であり、上述した特徴（螺旋流路内を流れる空気の旋回方向の順方向に向かって開口部から伸びる。）を有する限り、具体的な数、形状および配置などは特に制限されない。例えば、放出路は、螺旋流路の接線方向に向かって開口部から伸びるように構成され得る。なお、「螺旋流路内を流れる空気（旋回流）の旋回方向の順方向」との表現は、例えば、旋回流の軸線（螺旋軸）と開口部の中心点とが属する仮想面を基準としたとき、その仮想面よりも下流側の領域中の任意点に向かう方向、と言い換え得る。

別の観点から述べると、この放出路に関し、上記「螺旋流路内を流れる空気の旋回方向の順方向に向かって開口部から伸びる」との表現は、例えば、螺旋流路内を開口部に向かって流れる空気の少なくとも一部が流れ方向を維持しながら開口部を通過可能である、と言い換え得る。同表現は、開口部に向かって流れる空気がその流れに逆らうことなく開口部を通過可能である、と言い換え得る。さらに、同表現は、例えば、螺旋流路内を流れる空気の少なくとも一部（旋回流のうちの外周面の近傍を流れる空気）が流れ方向を維持しながら開口部を通過可能である、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１〜６）について述べる。

・態様１
上述したように、上記「開口部」の形状等は、空気吹出装置に求められる機能を考慮して設定され得る。例えば、デフロスタとして空気吹出装置を用いる場合、一般に、空気吹出装置は、シート状（薄板状）の空気流を出来る限り均一に吹き出すことを求められる。

そこで、本発明の空気吹出装置をデフロスタとして用いる場合、
前記開口部は、前記螺旋流路の螺旋軸に沿って伸びる連続的な単一の開口部、または、前記螺旋流路の螺旋軸に沿って配列される不連続な複数の開口部、であるように構成され得る。

上記構成によれば、螺旋流路の螺旋軸に沿うように配置された単一または複数の開口部（簡便に述べると、直線状に配置された開口部）から空気が放出される。このように直線状に並んだ状態にて放出された空気を、所定の形状の空気出口（例えば、フロントガラスの形状等に合わせた細長いスリット状の空気出口）に導けば、均一性の高いシート状（薄板状）の空気流が、空気出口から吹き出されることになる。すなわち、上記構成により、デフロスタとして用いられ得る空気吹出装置が構成される。

ところで、上記説明から理解されるように、本態様の空気吹出装置における開口部の数は特に制限されず、連続的な単一の開口部であってもよく、不連続な複数の開口部であってもよい。開口部の数は、例えば、吹き出す空気の流量、同空気の流速、および、空気吹出装置の加工の容易さなどを考慮して設定され得る。

本発明の空気吹出装置は、上述したように、螺旋流路を有することにより、空気出口から均一性の高い空気流を吹き出すことができる。空気吹出装置から吹き出される空気流の均一性を更に高めるための構成として、以下の具体例（態様２〜５）が挙げられる。なお、以下の具体的における各種のパラメータの値は、空気吹出装置から吹き出される空気流の均一性を高める観点から行われた実験の結果などを考慮し、設定され得る。

・態様２
例えば、本発明の空気吹出装置は、
前記開口部の開口面積が、前記空気入口から離れるにつれて大きくなる、ように構成され得る。

上記構成によれば、空気入口に近い開口部（開口面積が小さい）からは空気流が吹き出され難く、空気入口から離れた開口部（開口面積が大きい）からは空気流が吹き出され易いことになる。これにより、空気入口に近い開口部から吹き出される空気の流量を抑えつつ、空気入口から離れた開口部から吹き出される空気の流量を高めることができる。よって、上記構成により、本態様の空気吹出装置は、空気出口の形状等を変化させることなく、吹き出す空気流の均一性を更に高めることができる。

具体例を挙げると、例えば、開口部が上記態様（態様１）の「螺旋流路の螺旋軸に沿って伸びる連続的な単一の開口部」である場合、開口部の周方向の幅（螺旋軸を中心とした周方向の幅）が空気入口から離れるにつれて大きくなるように、開口部が構成されればよい。また、例えば、開口部が上記態様（態様１）の「螺旋流路の螺旋軸に沿って配列される不連続な複数の開口部」である場合、個々の開口部の大きさ（開口面積）が空気入口から離れるにつれて大きくなるように、開口部が構成されればよい。

・態様３
さらに、例えば、本発明の空気吹出装置は、
前記螺旋流路の流路断面積が、前記空気入口から離れるにつれて小さくなる、ように構成され得る。

一般に、空気流路の流路断面積が小さいほど、その空気流路内を流れる空気の流速は高まる。そのため、上記構成によれば、空気入口に近い開口部（螺旋流路の流路断面積が大きい）に向かって流れる空気の流速よりも、空気入口から離れた開口部（螺旋流路の流路断面積が小さい）に向かって流れる空気の流速が大きいことになる。これにより、空気入口に近い開口部から吹き出される空気の流速及び流量を抑えつつ、空気入口から離れた開口部から吹き出される空気の流速及び流量を高めることができる。よって、本態様の空気吹出装置は、空気出口の形状等を変化させることなく、吹き出す空気流の均一性を更に高めることができる。

ところで、上記「流路断面積」とは、空気流路（螺旋流路）を螺旋軸に垂直な平面によって切断したときの同空気流路（螺旋流路）の断面積、を表す。螺旋流路の流路断面積の大小を調整するための具体的な構造は、特に制限されず、装置の加工の容易さおよび装置の外観などを考慮した適切な手法が、採用され得る。

・態様４
例えば、螺旋流路の流路断面積を調整するための構造の一例として、上記態様３の空気吹出装置は、
前記螺旋流路の外周面の径の大きさが、前記空気入口との距離にかかわらず同一であり、
前記螺旋流路の螺旋軸に相当する位置に中央軸部が設けられるとともに、前記中央軸部の径の大きさが前記空気入口から離れるにつれて大きくなる、ように構成され得る。

上記構成によれば、空気入口に近い螺旋流路（中央軸部の径が小さい）の流路断面積よりも、空気入口から離れた螺旋流路（中央軸部の径が大きい）の流路断面積が小さいことになる。すなわち、螺旋流路の流路断面積が空気入口から離れるにつれて小さくなる。

・態様５
さらに、例えば、本発明の空気吹出装置は、
前記螺旋流路が螺旋軸周りに一回転するときの螺旋軸方向における螺旋流路の長さである単位旋回長さが、前記空気入口から離れるにつれて小さくなる、ように構成され得る。

一般に、螺旋流路の単位旋回長さ（螺旋のピッチ）が小さいほど、その螺旋流路内を流れる空気の流速は高まる。そのため、上記構成によれば、空気入口に近い開口部（螺旋流路の単位旋回長さが大きい）に向かって流れる空気の流速よりも、空気入口から離れた開口部（螺旋流路の単位旋回長さが小さい）に向かって流れる空気の流速が高いことになる。これにより、空気入口に近い開口部から吹き出される空気の流速及び流量を抑えつつ、空気入口から離れた開口部から吹き出される空気の流速及び流量を高めることができる。よって、本態様の空気吹出装置は、空気出口の形状等を変化させることなく、吹き出す空気流の均一性をより高めることができる。

以上が、空気吹出装置から吹き出される空気流の均一性を更に高めるため具体的な構成の例（態様２〜５）である。

・態様６
本発明の空気吹出装置は、上述したように、螺旋流路の構造（螺旋構造）を利用して開口部に空気を分配するようになっている。そこで、螺旋流路として多重の螺旋流路を採用すれば、流路の数が増大することにより、開口部に空気をより効率良く分配できると考えられる。

そこで、本発明の空気吹出装置は、
前記螺旋流路が、螺旋状の空気流路の複数が組み合せられた多重螺旋流路である、ように構成され得る。

なお、一般に、組み合せられる螺旋状の空気流路の数（螺旋流路を構成する空気流路の数）が増えるほど、螺旋流路の全体としての圧力損失は大きくなると考えられる。そこで、螺旋流路を構成する空気流路の数は、例えば、圧力損失の増大が空気吹出装置として求められる機能に及ぼす影響などを考慮しながら設定され得る（例えば、二重螺旋の螺旋流路など）。

以上に説明したように、本発明に係る空気吹出装置は、空気吹出装置としての機能を損なうことなく小型化することが可能であるという効果を奏する。

図１は、本発明の空気吹出装置の一実施形態の内部構造を示す概略斜視図である。 図２は、図１に示した空気吹出装置をＸ−Ｘ線に沿って切断したときの空気吹出装置の断面図である。 図３は、図１に示した空気吹出装置を前方向（Ｆ）から後方向（Ｂ）に向けた見たときの概略図である。 図４は、本発明の空気吹出装置の他の実施形態を示す概略図である。 図５は、本発明の空気吹出装置の他の実施形態を示す概略図である。 図６は、本発明の空気吹出装置の他の実施形態を示す概略図である。 図７は、本発明の空気吹出装置の他の実施形態を示す概略図である。 図８は、本発明の空気吹出装置の他の実施形態を示す概略図である。 図９は、本発明の空気吹出装置の他の実施形態を示す概略図である。

以下、本発明の空気吹出装置の実施形態が、図面を参照しながら説明される。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の空気吹出装置をデフロスタに適用した実施形態の一つ（以下、「実施装置」とも称呼される。）を示す模式図である。実施装置１０は、空気入口、空気流路および空気出口を画成する筐体２０によって構成されている。以下、この筐体２０の構造が、より詳細に説明される。

図１は、実施装置１０の外観および内部構造を説明するための実施装置１０の概略斜視図である。図１に示されるように、実施装置１０を構成する筐体２０は、全体として、略円柱状の形状を有する部分と、略四角柱の形状を有する部分と、が結合された形状を有する。なお、筐体２０の内部の構造が、図中の破線にて表示されている。

筐体２０は、図中の下端側の開口部２１（以下、「空気入口２１」とも称呼される。）から流入した空気を、上端側の開口部２２（以下、「空気出口２２」とも称呼される。）から吹き出すようになっている。具体的には、筐体２０は、空気入口２１から導入される空気流Ａが通過可能な空気流路（空気入口２１と筐体２０の中央部とを繋ぐ四角筒状の流路、および、筐体２０の中央部から外方向に向かって伸びる螺旋状の空気流路）をその内部に画成しており、その空気流路を通過した空気流を、空気出口２２から所定の方向に向けて吹き出し空気流Ａとして吹き出すようになっている。

筐体２０によって画成される空気流路が、以下により具体的に説明される。図１に示されるように、筐体２０の内部には螺旋状に旋回する部材が設けられており、この部材により、空気流ａ１，ａ２，ａ３，ａ４が通過可能な４つの螺旋状の空気流路（二重螺旋の流路が２つ）が画成されている。また、筐体２０の内部には、空気入口２１から筐体２０の中央部に向かう四角筒状の空気流路（空気流ａ１，ａ２，ａ３，ａ４が螺旋流路に入る前に通過する流路）も画成されている。このように、空気流路は、空気入口２１から離れる向きに伸びる螺旋状の空気流路（二重螺旋状の螺旋流路）を、空気流路の一部として有するように構成されている。

以下、便宜上、図中の一点鎖線ＡＸにて示される線は、「筐体２０の中央軸線ＡＸ」とも称呼される。さらに、便宜上、中央軸線ＡＸに沿って筐体２０の上方に向かう方向は「上方向（Ｕ）」とも称呼され、上方向（Ｕ）に直交して筐体２０の前後左右に向かう方向は「前方向（Ｆ）」、「後方向（Ｂ）」、「左方向（Ｌ）」および「右方向（Ｒ）」とも称呼される。なお、これら上下・前後・左右の方向は、実施装置１０が自動車のインストルメント・パネルに取り付けられた場合において自動車の操作者から実施装置１０を見たときの上下・前後・左右の方向を基準とし、定義付けられている。なお、一般に、デフロスタはインストルメント・パネルの内部に格納されるため、筐体２０は実際には操作者に視認されない。

空気入口２１から実施装置１０に流入した空気流Ａは、筐体２０の中央軸線ＡＸに沿って上方向（Ｕ）に流れ、筐体２０の中央部に進む。次いで、空気流Ａは、まず、筐体２０の中央部に設けられた分流板２３により、前方向（Ｆ）に属する流れ（破線にて表される空気流ａ１，ａ３）と、後方向（Ｂ）に属する流れ（実線にて表される空気流ａ２，ａ４）と、に分流される。

さらに、前方向（Ｆ）に属する流れは、左方向（Ｌ）の螺旋流路に向かう流れ（空気流ａ１）と、右方向（Ｒ）の螺旋流路に向かう流れ（空気流ａ３）と、に分かれる。一方、後方向（Ｂ）の流れも、左方向（Ｌ）の螺旋流路に向かう流れ（空気流ａ２）と、右方向（Ｒ）の螺旋流路に向かう流れ（空気流ａ４）と、に分かれる。

このように、実施装置１０に導入される空気流Ａは、筐体２０の中央部から左右に伸びる螺旋流路（二重螺旋の形状）を通過する４つの空気流ａ１，ａ２，ａ３，ａ４に分流される。なお、空気流Ａは、４つの空気流ａ１，ａ２，ａ３，ａ４に分流されるまでは（例えば、空気入口２１から筐体２０の中央部までの間においては）１つの空気流である。しかし、説明の便宜上、図１では、空気入口２１を通過した直後から空気流Ａが４つの空気流ａ１，ａ２，ａ３，ａ４を含むように表示されている。

空気流ａ１，ａ２が流れる螺旋流路（筐体２０の中央部よりも左方向（Ｌ）の螺旋流路）は、螺旋流路の螺旋軸ＨＡに相当する位置に設けられた円柱状の中央軸部２４、中央軸部２４の周りを螺旋状に旋回するように設けられた螺旋壁２５ａ，２５ｂ、および、筐体２０の外壁部分２６（螺旋壁２５ａ，２５ｂが内接している。）によって構成されている。すなわち、空気流ａ１，ａ２が流れる螺旋流路は、中央軸部２４、螺旋壁２５ａ，２５ｂ、および、外壁部分２６によって画成される螺旋状の空洞部である。この螺旋流路は螺旋状の空気流路が２つ組み合わせられた二重螺旋流路であり、この螺旋流路内を空気流ａ１（破線にて表される空気流）と空気流ａ２（実線にて表される空気流）とが交互に旋回しながら、空気入口２１から離れる向きに（筐体２０の中央部から左方向（Ｌ）に）流れるようになっている。

同様に、空気流ａ３，ａ４が流れる螺旋流路（筐体２０の中央部よりも右方向（Ｒ）の螺旋流路）も、中央軸部、２つの螺旋壁、および、外壁部分（左方向（Ｌ）の螺旋流路の外壁部分２６と共通。）によって画成される二重螺旋状の空洞部である。この螺旋流路内を空気流ａ３（破線にて表される空気流）と空気流ａ４（実線にて表される空気流）とが交互に旋回しながら、空気入口２１から離れる向きに（筐体２０の中央部から右方向（Ｒ）に）流れるようになっている。

そして、空気流路（螺旋流路）内を流れた空気流ａ１，ａ２，ａ３，ａ４は、筐体２０の外壁部分２６の外周面２６ａに形成された開口部（詳細は後述される。）を通過して螺旋流路から流出し、放出路２７を介して空気出口２２から吹き出される。空気出口２２から吹き出される空気流Ａはシート状（薄板状）の空気流であり、この空気流Ａが自動車のフロントガラスに吹きつけられることにより、フロントガラスへの結露が防止または除去されることになる。なお、図１から理解されるように、筐体２０の外壁部分２６は、“螺旋流路の螺旋軸ＨＡと同一の軸を有する筒状体（略円筒）であって螺旋流路が内接する筒状体”の外壁部分、と表現することもできる。そこで、以下、便宜上、「外壁部分２６の外周面２６ａ」は、「螺旋流路の外周面２６ａ」とも称呼される。

図２は、筐体２０を図１におけるＸ−Ｘ平面（上方向（Ｕ）、前方向（Ｆ）および後方向（Ｂ）が属する平面）にて切断した場合の筐体２０の断面を示す模式図である。図２に示されるように、空気流ａ１および空気流ａ２は、螺旋流路内を螺旋軸ＨＡ周りに旋回しながら流れている。このとき、空気流ａ１，ａ２は、旋回に伴う遠心力によって外壁部分２６（螺旋軸ＨＡから螺旋流路の外周面２６ａに向かう方向）に押し付けられながら螺旋流路内を流れる。

螺旋流路の外周面２６ａには、開口部ＯＳ（筐体２０の外壁部分を貫通する貫通孔）が形成されている。開口部ＯＳは螺旋流路の外周面２６ａに形成されているので、図２に示されるように、空気流ａ２（旋回流）のうちの外周面２６ａ（外壁部分２６）の近傍を流れる空気流ａ２ｏｕｔが、開口部ＯＳを通過して放出路２７に放出されることになる。一方、空気流ａ２のうちの外周面２６ａ（外壁部分）から離れた位置を流れる空気流（ａ２ｏｕｔ以外の空気流）は、引き続き螺旋流路内を流れ続けることになる。

より具体的に述べると、放出路２７は、開口部ＯＳと空気出口２２とを繋ぐ空気流路であり、開口部ＯＳから放出された空気を空気出口２２に向かって導くようになっている。この放出路２７は、螺旋流路内を流れる空気（旋回流）の旋回方向の順方向に向かって開口部ＯＳから伸びるように構成されている。より具体的には、放出路２７は、螺旋流路の接線方向ＴＬ（外周面２６ａの接線方向。開口部ＯＳの端部を起点とする。）に向かって開口部ＯＳから伸びるように構成されている。そのため、螺旋流路の外周面２６ａの近傍を流れる空気流ａ２ｏｕｔは、その流れ方向を維持しながら開口部ＯＳから放出される。

なお、図２に示されるように、旋回流の旋回方向の順方向とは、“螺旋軸ＨＡと開口部ＯＳの中心点とが属する仮想面ＩＳを基準とし、仮想面ＩＳよりも下流側（図中の上方向（Ｕ））の領域中の任意点に向かう方向”を表す。

図３は、筐体２０を図１における前方向（Ｆ）から後方向（Ｂ）に向かって見た場合における筐体２０の概略図である。図３に示されるように、開口部ＯＳは、螺旋流路の螺旋軸ＨＡに沿って伸びる連続的な単一の開口部として、螺旋流路の外周面２６ａに形成されている。そのため、螺旋流路内を旋回しながら流れる空気流（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）は、開口部ＯＳを通過する毎に開口部ＯＳから放出され（図２を参照。）、開口部ＯＳの各々の箇所に順次に分配（分散・拡散）されることになる。

なお、図３に示されるように、空気入口２１から導入される空気流Ａのうちの一部の空気流Ａｃ（空気流Ａの中央付近の空気流）は、螺旋流路に流入することなく、筐体２０の中央部（中央軸線ＡＸの周辺）を通過して開口部ＯＳから放出される。このような空気流Ａｃが過度に多くならないように（換言すると、螺旋流路に向かう空気流が過度に少なくならないように）、筐体２０の中央部には、開口部ＯＳへの空気の流れを抑制する構造（例えば、開口部ＯＳに向かう空気流Ａｃの流路断面積を小さくする構造。図示省略）が設けられている。

実施装置１０は、例えば、上述した構造を有する筐体２０を周知の手法に従って射出成形することにより、構成され得る。具体的には、例えば、筐体２０の全体を一度に射出成形する手法、および、筐体２０をいくつかの部分に分けて個別に射出成形した後にそれら部分を結合する手法などが採用され得る。

以上に説明したように、実施装置１０の空気流路は、筐体２０の中央部から左右に伸びる螺旋流路（空気流ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の各々が通過する空気流路）を有している。この螺旋流路の外周面２６ａには開口部ＯＳが形成されており、螺旋流路内を流れる空気流ａ１，ａ２，ａ３，ａ４が開口部ＯＳから放出される。このとき、放出路２７は、螺旋流路内における旋回流の旋回方向の順方向に向かって開口部ＯＳから伸びている。そして、開口部ＯＳに向かって流れる空気流（外周面２６ａの近傍を流れる空気流）の一部ａ２ｏｕｔは、流れ方向を維持しながら開口部ＯＳを通過し、空気出口２２に導かれる。

これにより、実施装置１０は、従来装置に比べて小型化されながらも、デフロスタとしての機能を損なうことなく、空気出口２２の全体から均一性の高い空気流を吹き出すことができる。

以上が、本発明の第１実施形態に係る空気吹出装置（実施装置１０）についての説明である。

＜他の実施形態＞
本発明の空気吹出装置は上記実施形態（実施装置１０）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。そこで、以下、本発明の他の実施形態のいくつかの例について説明する。なお、以下にて参照する図４〜図８は、図３と同様、筐体２０を図１における前方向（Ｆ）から後方向（Ｂ）に向かって見た場合における筐体２０の概略図である。

まず、実施装置１０は、上述したように、螺旋流路の螺旋軸ＨＡに沿って伸びる連続的な単一の開口部ＯＳを有している（図３を参照）。しかし、本発明の空気吹出装置は、図４に示されるように、螺旋流路の螺旋軸に沿って配列される不連続な複数の開口部ＯＳ１〜ＯＳ１１を備えるように構成されてもよい。本構成により、例えば各々の開口部の開口面積を調整することにより、各開口部から吹き出される空気の流速及び流量などを制御することができる。その結果、空気出口２２から吹き出される空気流の均一性を更に高めることができる。

さらに、本発明の空気吹出装置は、図５に示されるように、開口部ＯＳの開口面積が空気入口２１から離れるにつれて大きくなるように構成されてもよい。本構成により、空気入口２１に近い開口部から吹き出される空気の流量を抑えつつ、空気入口２１から離れた開口部から吹き出される空気の流量を増やすことができる。その結果、空気出口２２から吹き出される空気流の均一性を更に高めることができる。

次いで、実施装置１０は、上述したように、螺旋流路の螺旋軸ＨＡに相当する位置に設けられた円柱状の中央軸部２４を有している（例えば、図１，２を参照）。しかし、本発明の空気吹出装置は、必ずしも中央軸部２４を有する必要はなく（別の言い方をすると、中央軸部２４の径の大きさをゼロとしてもよく）、図６に示されるように、螺旋壁２５ａ，２５ｂと、筐体２０の外壁部分（外周面２６ａ）のみによって螺旋流路を画成するように構成されてもよい。本構成により、例えば、中央軸部２４を設けない分だけ、空気吹出装置をより簡易に製造し得る。

なお、図６においては、説明の便宜上、開口部ＯＳの表示を省略している。後述される図７および図８についても同様である。

さらに、実施装置１０の中央軸部２４の径（直径）は、位置によらず一定（固定値）である。しかし、本発明の空気吹出装置は、図７に示されるように、中央軸部２４の径の大きさが空気入口２１から離れるにつれて大きくなるように構成されてもよい。本構成により、螺旋流路の流路断面積が空気入口２１から離れるにつれて小さくなるので、空気入口に近い開口部から吹き出される空気の流速及び流量を抑えつつ、空気入口から離れた開口部から吹き出される空気の流速及び流量を高めることができる。その結果、空気出口２２から吹き出される空気流の均一性を更に高めることができる。

または、本発明の空気吹出装置は、図８に示されるように、中央軸部２４の径の大きさを一定としながら、螺旋流路の外周面２６ａの径の大きさ（螺旋軸ＨＡから外周面２６ａまでの長さ）が空気入口２１から離れるにつれて小さくなるように構成されてもよい。本構成によっても、図７に示される態様と同様、螺旋流路の流路断面積が空気入口２１から離れるにつれて小さくなる。その結果、空気出口２２から吹き出される空気流の均一性を更に高めることができる。

次いで、実施装置１０においては、螺旋流路の単位旋回長さ（螺旋のピッチ）は、位置によらず一定（固定値）である。しかし、本発明の空気吹出装置は、図９に示されるように、螺旋流路の単位旋回長さが空気入口２１から離れるにつれて小さくなるように（例えば、図中の単位旋回長さＰ１，Ｐ２，Ｐ３が、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３の関係を満たすように）構成されてもよい。本構成により、空気入口に近い開口部から吹き出される空気の流速及び流量を抑えつつ、空気入口から離れた開口部から吹き出される空気の流速及び流量を高めることができる。その結果、空気出口２２から吹き出される空気流の均一性を更に高めることができる。

次いで、実施装置１０は、本発明の空気吹出装置をデフロスタに適用した例である。しかし、本発明の空気吹出装置は、必ずしもデフロスタとして用いられる必要はなく、螺旋流路の配置、開口部の数、配置および形状、ならびに、空気出口の形状等を空気吹出装置として求められる機能を満たすように調整することにより、デフロスタ以外の空気吹出装置として用いられ得る。

＜実施形態の総括＞
図１〜図９を参照しながら説明したように、本発明の実施形態に係る空気吹出装置（実施装置１０他）は、空気入口２１と、前記空気入口２１から導入された空気を流す空気流路と、前記空気流路内を流れる空気を吹き出す空気出口２２と、を備える。

実施装置１０において、
前記空気流路が、前記空気入口２１から離れる向きに伸びる（図１における筐体２０の中央部から左方向（Ｌ）と右方向（Ｒ）とに伸びる）螺旋状の空気流路である螺旋流路（空気流ａ１，ａ２，ａ３，ａ４が流れる空気流路）を有し、
前記螺旋流路が、該螺旋流路の外周面２６ａに形成された開口部ＯＳを有し、
前記開口部ＯＳが、該開口部ＯＳを通過した空気を前記空気出口２２に導く放出路２７を介して前記空気出口２２と接続され、
前記放出路２７が、前記螺旋流路内を流れる空気の旋回方向の順方向に向かって（例えば、図２における接線方向ＴＬに向かって）前記開口部ＯＳから伸びるように構成されている。

実施装置１０において、前記開口部ＯＳが、前記螺旋流路の螺旋軸ＨＡに沿って伸びる連続的な単一の開口部であるように構成されている（図３）。しかし、開口部ＯＳは、前記螺旋流路の螺旋軸ＨＡに沿って配列される不連続な複数の開口部（図４のＯＳ１〜ＯＳ１１）であるようにも構成され得る。

さらに、開口部ＯＳは、前記開口部ＯＳの開口面積が前記空気入口２１から離れるにつれて大きくなるようにも構成され得る（図５）。

なお、実施装置１０は、螺旋流路の螺旋軸ＨＡに相当する位置に中央軸部２４を有している。しかし、本発明の空気吹出装置は、この中央軸部２４を有さないように構成され得る（図６）。

一方、前記螺旋流路の流路断面積は、前記空気入口２１から離れるにつれて小さくなるように構成され得る（図７，図８）。具体例として、前記螺旋流路の外周面２６ａの径の大きさが、前記空気入口２１との距離にかかわらず同一であり、前記螺旋流路の螺旋軸ＨＡに相当する位置に中央軸部２４が設けられ、前記中央軸部２４の径の大きさが前記空気入口２１から離れるにつれて大きくなる、ように構成され得る（図７）。また、他の具体例として、螺旋流路の外周面２６ａの径の大きさが空気入口２１から離れるにつれて小さくなり、中央軸部２４の径の大きさが空気入口２１からの距離にかかわらず一定である、ように構成され得る（図８）。

さらに、前記螺旋流路の単位旋回長さ（前記螺旋流路が螺旋軸ＨＡ周りに一回転するときの螺旋軸方向における螺旋流路の長さ）は、前記空気入口２１から離れるにつれて小さくなるように構成され得る（図８）。

なお、実施装置１０の前記螺旋流路は、螺旋状の空気流路の複数が組み合せられた多重螺旋流路（二重螺旋の流路）である。

以上に説明したように、本発明は、空気吹出装置としての機能を損なうことなく小型化することが可能であ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 空気入口
２２ 空気出口
２３ 分流板
２４ 中央軸部
２５，２５ａ，２５ｂ 螺旋壁
２６ 外壁部分
２６ａ 螺旋流路の外周面
２７ 放出路
ａ１，ａ２，ａ３，ａ４ 空気流
ＯＳ 開口部

Claims (7)

1. 空気入口と、前記空気入口から導入された空気を流す空気流路と、前記空気流路内を流れる空気を吹き出す空気出口と、を備えた空気吹出装置であって、
   前記空気流路が、前記空気入口から離れる向きに伸びる螺旋状の空気流路である螺旋流路を有し、
   前記螺旋流路が、該螺旋流路の外周面に形成された開口部を有し、
   前記開口部が、該開口部を通過した空気を前記空気出口に導く放出路を介して前記空気出口と接続されており、
   前記螺旋流路が、前記空気入口から前記空気吹出装置に導入された空気が、前記螺旋流路内を前記空気出口に向かって移動するとき、前記螺旋流路の形状に沿って旋回しながら流れる螺旋状の旋回流を形成するように構成され、
   前記放出路が、前記螺旋流路内を流れる空気の旋回方向の順方向に向かって前記開口部から伸びるように構成され、
   前記開口部および前記放出路が、前記旋回流の少なくとも一部が、前記螺旋流路の外周面に沿って流れつつ、その流れ方向を維持しながら、前記開口部を通過するように構成されており、
   前記空気流路において、前記空気入口から導入された空気が前記螺旋流路へと流入する領域である中央部に、前記空気入口から前記開口部へと向かう空気の流路断面積を小さくするように構成された構造である抑制構造が設けられている、
   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、
   前記開口部が、前記螺旋流路の螺旋軸に沿って伸びる連続的な単一の開口部、または、前記螺旋流路の螺旋軸に沿って配列される不連続な複数の開口部である、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において、
   前記開口部の開口面積が、前記空気入口から離れるにつれて大きくなる、空気吹出装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の空気吹出装置において、
   前記螺旋流路の流路断面積が、前記空気入口から離れるにつれて小さくなる、空気吹出装置。
5. 請求項４に記載の空気吹出装置であって、
   前記螺旋流路の外周面の径の大きさが、前記空気入口との距離にかかわらず同一であり、
   前記螺旋流路の螺旋軸に相当する位置に中央軸部が設けられるとともに、前記中央軸部の径の大きさが前記空気入口から離れるにつれて大きくなる、空気吹出装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の空気吹出装置において、
   前記螺旋流路が螺旋軸周りに一回転するときの螺旋軸方向における螺旋流路の長さである単位旋回長さが、前記空気入口から離れるにつれて小さくなる、空気吹出装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の空気吹出装置において、
   前記螺旋流路が、螺旋状の空気流路の複数が組み合せられた多重螺旋流路である、空気吹出装置。

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