(57)【要約】      （修正有）【課題】エアスクープ、垂直エアダクト、およびエアフォイルを含む車両環境制御システムを提供する。【解決手段】エアスクープ３８は、車両のフロアパネル３０の底面に沿って配置される。垂直エアダクト２２は、エアスクープ３８から上方に延び、エアスクープ３８から熱交換器に向かって空気を導くように構成される。エアフォイル４２は、エアスクープ３８内に配置され、エアスクープ３８に入る空気を上方に向けて垂直エアダクト２２内に導くように配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフロアパネルの底面に沿って配置されるエアスクープ、
前記エアスクープから上方に延び、前記エアスクープから熱交換器に向かって空気を導くように構成される垂直エアダクト、および
前記エアスクープ内に配置され、前記エアスクープに入る空気を上方に前記垂直エアダクト内に導くように配置されるエアフォイルを備える車両環境制御システム。
【請求項２】
前記エアフォイルが、前記エアスクープの対向する側面の間で横方向に延びる、請求項１の環境制御システム。
【請求項３】
前記エアスクープと前記エアフォイルは、前記エアスクープの前側に沿って空気入口を画定する請求項１の環境制御システム。
【請求項４】
前記エアスクープと前記エアフォイルは、前記エアスクープの後側に沿って破片出口を画定する請求項３の環境制御システム。
【請求項５】
前記エアフォイルは上反りエアフォイルである請求項１の環境制御システム。
【請求項６】
前記エアフォイルの上面が凹面である請求項５の環境制御システム。
【請求項７】
前記エアフォイルの下面が凸面である請求項５の環境制御システム。
【請求項８】
乗員室に送出される空気を調整するように構成される熱交換器、
車両の外側底面に沿って配置されるエアスクープ、
前記エアスクープから上方に延びており、前記エアスクープと前記熱交換器との間の流体連通を確立するように構成されるエアダクト、および
前記エアスクープ内に配置され、前記エアスクープに入る空気を上方に向けて前記エアダクト内に導くように配置されるエアフォイルを備える車両。
【請求項９】
前記エアフォイルは、前記エアスクープの対向する側面の間で横方向に延びる、請求項８の車両。
【請求項１０】
前記エアスクープと前記エアフォイルは、前記エアスクープの前側に沿って空気入口を画定する請求項８の車両。
【請求項１１】
前記エアスクープと前記エアフォイルは、前記エアスクープの後側に沿って破片出口を画定する請求項１０の車両。
【請求項１２】
前記エアフォイルは上反りエアフォイルである請求項８の車両。
【請求項１３】
前記エアフォイルの上面が凹面である請求項１２の車両。
【請求項１４】
前記エアフォイルの下面が凸面である請求項１２の車両。
【請求項１５】
周りの周囲空気および垂直に延びるダクトと流体連通しているエアスクープ、および
前記エアスクープ内に配置され、前記エアスクープに入る空気を上方に向けてダクト内に導くように配置されるエアフォイルを備える車両換気システムの空気取入口。
【請求項１６】
前記エアスクープと前記エアフォイルは、前記エアスクープの前側に沿って空気入口を画定する請求項１５の空気取入口。
【請求項１７】
前記エアスクープと前記エアフォイルは、前記エアスクープの後側に沿って破片出口を画定する請求項１６の空気取入口。
【請求項１８】
前記エアフォイルは上反りエアフォイルである請求項１５の空気取入口。
【請求項１９】
前記エアフォイルの上面が凹面である請求項１８の空気取入口。
【請求項２０】
前記エアフォイルの下面が凸面である請求項１８の空気取入口。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば、車両用の暖房、換気、および空調（ＨＶＡＣ）システムに用いられる空気取入口に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、車両乗員室に空気を送出するように構成されたＨＶＡＣシステムが含まれる場合がある。車両のＨＶＡＣシステムは、車両の乗員室内の空気の温度を制御するように構成することもできる。
【発明の概要】
【０００３】
車両環境制御システムは、エアスクープ、垂直エアダクト、およびエアフォイルを含む。エアスクープは、車両フロアパネルの底面に沿って配置される。垂直エアダクトは、エアスクープから上方に延び、エアスクープから熱交換器に向かって空気を導くように構成される。エアフォイルは、エアスクープ内に配置され、エアスクープに入る空気を上方に向けて垂直エアダクト内に導くように配置される。
【０００４】
車両は、熱交換器、エアスクープ、エアダクト、およびエアフォイルを含む。熱交換器は、車両の乗員室に送出される空気を調整するように構成される。エアスクープは、車両の外側底面に沿って配置される。エアダクトは、エアスクープから上方に延びており、エアスクープと熱交換器の間の流体連通を確立するように構成される。エアフォイルは、エアスクープ内に配置され、エアスクープに入る空気を上方に向けて垂直エアダクト内に導くように配置される。
【０００５】
車両換気システムの空気取入口には、エアスクープ、垂直方向に延びるダクト、およびエアフォイルが含まれる。エアスクープは、周りの周囲空気および垂直に延びるダクトと流体連通している。エアフォイルは、エアスクープ内に配置され、エアスクープに入る空気を上方に向けてダクト内に導くように配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】例示的な車両および例示的な車両用ＨＶＡＣシステムの概略図である。
【図２】車両の底面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った車両のＨＶＡＣシステムの空気取入口の断面図である。
【図４】エアフォイルの上面斜視図である。
【図５】エアフォイルの底面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示の実施形態が本明細書に記載される。しかしながら、開示された実施形態は単なる例であり、他の実施形態は様々な代替の形態を取り得ることを理解されたい。図は必ずしも一定の縮尺ではなく、一部の特徴部分は、特定の構成要素の詳細を示すために誇張または最小化され得る。したがって、本明細書に開示された特定の構造上および機能上の詳細は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に実施形態を様々に使用することを当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。当業者には理解されるように、いずれか１つの図に関連して図示および説明された様々な特徴は、１つまたは複数の他の図に示された特徴と組み合わせて、明示的に図示または説明されていない実施形態を作り出すことができる。図示された特徴の組み合わせは、典型的な用途のための代表的な実施形態を提供する。しかしながら、本開示の教示と矛盾しない特徴の様々な組み合わせおよび変形は、特定の用途または実装のために望ましい可能性がある。
【０００８】
ＨＶＡＣ吸気口プレナムを、フロントガラスの基部にある車両のクロスメンバーに収納することは一般的である。ＨＶＡＣシステムは、通常、車両のダッシュボード（または、時としてファイアウォール）に取り付けられる。外気は、グリルや外気プレナムなどのクロスカーフレームメンバを使用して、ファイアウォールの孔を通じて入る。このクロスカーフレームメンバは、通常、水がＨＶＡＣインレットから流れ出ることができるようにトラフ型である。水は、通常、車両のフェンダーに向かって排出される。
【０００９】
将来の動力技術（特に電気自動車）が開発されると、車両の乗員の正面にある車両のエンジンコンパートメント内にエンジンが配置されなくなる可能性がある。これにより、車両のＨＶＡＣシステムへの外気の取り込みと送配に特化したコンポーネントを含む、ダッシュボード以外の場所で車両内に配置されるＨＶＡＣシステムコンポーネントのパッケージングシステムを開発する新しい機会が創出される。
【００１０】
図１を参照すると、例示的な車両１０および車両１０の例示的なＨＶＡＣシステム１２が示されている。ＨＶＡＣシステム１２のいくつかのコンポーネントは、車両１０のダッシュボードの背後に配置されてもよい。ダッシュボードは、説明の目的のため、図１には示されていない。しかしながら、いくつかのコンポーネントは、車両内の他の場所に配置されてもよい。ＨＶＡＣシステム１２は、車両１０の乗員室に空気を送出するように構成される。車両の乗員室に送出される空気は矢印１４で示される。ＨＶＡＣシステム１２は、空気を車両の乗員室に送出する前に空気を調整する（例えば、加熱、冷却、乾燥など）ように構成されてもよい。
【００１１】
ブロワまたはファン１６は、空気をＨＶＡＣシステム１２に引き込み、その空気を車両の乗員室に送出する前に、車両の乗員室に送出される空気を調整するために、１つ以上の熱交換機を横切って流れるよう空気を導くように構成される。ファン１６は、いかなるタイプのファンでもよい。例えば、ファン１６は遠心ファンであってもよい。ファン１６は、ファン１６のブレードを回転させるように構成された電気モータ（図示せず）を含んでもよい。ファン１６の電気モータは、車両１０の任意の電力源から電力を引き出してもよい。例えば、ファン１６の電気モータは、バッテリまたは車載発電機（例えば、オルタネータ）から電力を引き出してもよい。
【００１２】
第１の熱交換器は、空気を車両の乗員室に送出する前に空気を冷却および乾燥するように構成された蒸発器１８であってもよい。蒸発器１８は、空気が蒸発器を横切って流れる際に、蒸発器１８を通って流れる冷媒に空気から熱を移動させることにより、空気を冷却および乾燥させる。蒸発器１８は、空調システムのサブコンポーネントであってもよい。より具体的には、蒸発器１８は、圧縮機、凝縮器、および熱膨張弁も含む冷媒ループのサブコンポーネントであってもよい。
【００１３】
第２の熱交換器は、空気を車両の乗員室に送出する前に、空気を温めるように構成されたヒータコア２０であってもよい。ヒータコア２０は、空気がヒータコア２０を横切って流れる際に、ヒータコア２０を通って流れる冷却液から空気に熱を移動させることにより空気を暖める。ヒータコア２０は、冷却液ループを通して流体を循環させるポンプ、および冷却液ループ内の冷却液を加熱するように構成された熱源も含む冷却液ループのサブコンポーネントであってもよい。車両１０が内燃機関によって動力を供給される場合、冷却液ループの熱源はエンジンであり得る。車両１０が内燃機関によって動力を供給されない場合（例えば、電気モータによって駆動される電気自動車）、冷却液ループの熱源は、バッテリまたは車両１０の任意の他の電力源（例えば、オルタネータ）によって動力を供給される電気ヒータであってもよい。電気自動車の場合、ヒータは、直接電気ヒータ（つまり、冷却液ループ内の冷却液を加熱するヒータとは異なり、車両の乗員室に送出される空気を直接的に加熱する電気ヒータ）であってもよい。直接電気ヒータは、電気コイルまたは正温度係数（ＰＴＣ）ヒータのいずれかとしてもよい。他の代替アプリケーションでは、バッテリの熱、モータの熱、またはヒートポンプ（乗員室を加熱および／または冷却する熱交換器）を使用して、車両の乗員室に送出される空気を加熱または冷却してもよい。
【００１４】
ＨＶＡＣシステム１２は、空気を蒸発器１８、ヒータコア２０、そして最終的には車両１０の乗員室に導くように構成された一連の相互接続されたダクトを含むことができる。第１のダクト２２は、車両１０を取り巻く周囲の空気を空気取入口２４からＨＶＡＣシステム１２内に導くように構成される。より具体的には、第１のダクト２２は、周囲の取り巻く空気を蒸発器１８、ヒータコア２０、そして最終的に車両１０の乗員室に導くように構成される。ＨＶＡＣシステム１２に入る周囲空気は、矢印２６で示されている。第１のダクト２２は外気ダクトと呼ばれ、空気取入口２４は外気取入口と呼ばれることがある。空気取入口２４は、より具体的には、車両１０の底面２８に沿って配置されてもよい。車両１０の底面２８は、より具体的には、車両１０のフロアまたはフロアパネル３０の底面であってもよい。
【００１５】
第２のダクト３２は、空気を車両１０の乗員室内からＨＶＡＣシステム１２に戻すように構成される。より具体的には、第２のダクト３２は、空気を車両１０の乗員室内から蒸発器１８、ヒータコア２０、そして最終的には車両１０の乗員室に戻すように構成される。車両１０の乗員室からＨＶＡＣシステム１２に戻される空気は、再循環空気と呼ばれることがある。再循環空気は矢印３４によって示される。第２のダクト３２は、再循環空気ダクトと呼ばれることがある。
【００１６】
ＨＶＡＣシステム１２に入る再循環空気および周囲空気はそれぞれ、再循環空気と周囲空気とが混合される共通ダクトまたは混合チャンバ３６に導かれ得る。次いで、混合空気は、追加のダクトまたは調整チャンバ３７に送られ、そこで空気はそれぞれ蒸発器１８および／またはヒータコア２０を介して冷却および／または加熱される。そして、空気は調整チャンバ３７を出て、矢印１４によって示されるように、様々な出口（図示せず）を通って車両の乗員室に入る。
【００１７】
図１に示される概略図は単なる例示であり、限定することを意図するものではないことを理解されたい。ダクトを利用して周囲空気および／または再循環空気をＨＶＡＣシステムに送り、そこで空気が調整されて車両の乗員室に送出される他のＨＶＡＣ構成も考えられる。例えば、ＨＶＡＣシステムは、空気をさまざまな方向で乗員室に導く、ＨＶＡＣシステムからの複数の出口（フロア出口、ダッシュボード出口、デフロスタ出口など）、複数の周囲空気取入口、複数の再循環空気ダクト、特定のダクト、取入口、出口などへの空気の流れを制限する、ダクト内に配置されたドアまたはシャッターを含んでもよい。出口は、乗員室に入る空気を制限または方向付けるルーバーまたはシャッターを含んでもよい。熱交換器の数は異なっていてもよく（たとえば、車両に乗員室空気冷却システムが含まれない場合、ＨＶＡＣシステムには蒸発器が含まれていなくてもよい）、熱交換器（たとえば、蒸発器１８およびヒータコア２０）およびファン１６の空間配置は再編成されてもよく、あるいは、別の装置（たとえば、ＰＴＣヒータ、ヒートポンプなど）が乗員室の空気を調整するために利用されてもよい。
【００１８】
図２および図３を参照すると、車両１０の底面図およびＨＶＡＣシステム１２の空気取入口２４の断面図がそれぞれ示されている。空気取入口は、エアスクープ３８を含む。エアスクープ３８は、フロアパネル３０の一部であってもよいし、または図示のようにフロアパネル３０に接続される別個のコンポーネントであってもよい。エアスクープ３８は、車両１０の底面２８に沿って配置される。より具体的には、エアスクープ３８は、車両１０のフロアまたはフロアパネル３０の底面２８に沿って配置される。
【００１９】
エアスクープ３８は、フロアパネル３０に対して車両１０内に上向きに凹んでいる内面４０を含む。内面４０は、凹状または「ボウル」形状であってもよい。エアスクープ３８は、ＮＡＣＡ（米国航空評議委員会）ダクトであってもよく、それは、ＮＡＣＡスクープまたはＮＡＣＡ入口とも呼ばれ得る。エアスクープ３８は、周りの周囲空気および垂直に延びるダクト（すなわち、第１のダクト２２）と流体連通している。第１のダクト２２は、エアスクープ３８から垂直上方に延び、エアスクープ３８からの空気を１つ以上の熱交換器（すなわち、蒸発器１８またはヒータコア２０）に導くように構成される。第１のダクト２２は、１つ以上の熱交換器とエアスクープ３８との間に流体連通を確立する。
【００２０】
エアフォイル４２がエアスクープ３８内に置かれ、エアスクープ３８に入る空気を上方に第１のダクト２２内に導くように位置決めされ、配置される。より具体的には、エアスクープ３８は、車両１０が前方に移動している間、フロアパネル３０の底面２８に隣接して流れる空気を上方に第１のダクト２２内に導くように構成される。フロアパネル３０の底面２８に隣接して流れ、その後上方に第１のダクト２２内に導かれる空気は、矢印４４で示されている。
【００２１】
エアフォイル４２の前縁４６は、車両１０の前端部４８に向けられている（すなわち、向いている、または面している）。エアフォイル４２の後縁５０は、車両１０の後端部５２に向けられている（すなわち、向いている、または面している）。エアフォイル４２は、横方向に延び、エアスクープ３８の第１の側面５４とエアスクープ３８の第２の側面５６との間に及ぶことができる。より具体的には、前縁４６、エアフォイル４２の上面５８、後縁５０、およびエアフォイル４２の下面６０によって境界付けられるエアフォイル４２の断面領域は、横方向に延びて、エアスクープ３８の第１の側面５４とエアスクープ３８の第２の側面５６との間に広がることができる。エアスクープ３８の第１の側面５４および第２の側面５６は、エアスクープ３８の対向する側面と呼ばれることがある。
【００２２】
エアフォイル４２の前縁４６は、道路または地面６２からのフロアパネル３０の底面２８の高さにほぼ等しい、それぞれの道路または地面６２からの高さＨ１を有する。高さＨ１の寸法は、重力と同じ方向で測定され得る。エアフォイル４２は、後縁５０が重力の方向に対して第１のダクト２２の中央開口部６３の下に位置するように、車両１０の前端部４８と車両１０の後端部５２との間で縦方向に配置される。好ましい実施形態では、後縁５０は、第１のダクト２２の中央開口部６３の中央真下に位置するところから、縦方向に所望の許容範囲内で（すなわち、第１のダクト２２の中央開口部の中央真下から、第１のダクト２２の中央開口部６３を横断する縦方向の長さＬ１の２５％までの長さ内で）配置することができる。しかしながら、後縁５０は、車両１０の前端部４８と車両１０の後端部５２との間の方向に延びる、第１のダクト２２の中央開口部の縦方向の長さＬ１内に収まる第１のダクト２２の中央開口部の下の任意の位置で、第１のダクト２２の中央開口部の下に配置されてもよい。
【００２３】
エアフォイル４２は、後縁５０が重力の方向に対して前縁４６に比較してより高い位置となるように回転または方向付けられてもよい。エアフォイル４２は、車両１０の前端部４８と後端部５２との間の縦方向において、前縁４６から後縁５０まで延びる縦方向長さＬ２を有することができる。エアフォイル４２はまた、前縁４６から後縁５０まで延びる高さＨ２も有することができる。エアフォイルの高さＨ２の寸法は、重力の方向に対して測定することもできる。エアフォイルの縦方向長さＬ２と高さＨ２の比は、６：１から１：１の間の範囲の任意の値を有し得る。
【００２４】
図３、４、および５を参照すると、エアフォイル４２がさらに示されている。エアフォイル４２は、対称および非対称（上反り）型のエアフォイルを含む、任意のタイプのエアフォイルとすることができる。好ましい実施形態では、エアフォイル４２は上反り型のエアフォイルである。エアフォイル４２は、反っている場合、凸状の第１の表面と、凸状、凹状、または平坦のいずれかの第２の表面を有することができる。好ましい実施形態では、エアフォイル４２は上反っており、上面５８が凹状で下面６０が凸状である。
【００２５】
再び図２および図３を参照すると、エアスクープ３８およびエアフォイル４２（あるいは、より具体的にはエアフォイル４２の前縁４６）は、エアスクープ３８の前側６６に沿って空気入口６４を画定する。エアスクープ３８およびエアフォイル４２（あるいは、より具体的には、エアフォイル４２の後縁５０）は、エアスクープ３８の後側７０に沿って破片出口６８を画定する。エアフォイル４２の位置は、空気入口６４を通って入ってくる空気を上方に第１のダクト２２内に導くように構成される。ただし、破片、岩、土、水などのより重い物質は、重力に逆らって上方に流れて、ＨＶＡＣシステム１２の残りの部分に流れ込むことができない。そのような重い物質は損傷を引き起こす可能性がある。空気入口６４でエアスクープ３８に流れ込むより重い物質または破片のいずれも、エアスクープ３８内を流れる空気によって破片出口６８に向かって押し戻され、そこで、より重い物質または破片がエアスクープ３８から周囲の環境へ排出される。エアスクープ３８から排出されるより重い物質は矢印７２で示されている。
【００２６】
空気入口６４は、エアフォイル４２の前縁４６から、エアフォイル４２の前縁４６に最も近いエアスクープ３８の内面４０上の点まで延びる幅Ｗ１を有することができる。破片出口６８は、エアフォイル４２の後縁５０からエアフォイル４２の後縁５０に最も近いエアスクープ３８の内面４０上の点まで延びる幅Ｗ２を有することができる。破片出口６８の幅Ｗ２は、破片がエアスクープ３８内に捕捉されるのを防止するために、空気入口６４の幅Ｗ１よりも大きくなるようにサイズ設定されてもよい（すなわち、空気入口６４でエアスクープ３８に流入することができる任意の破片は、破片出口６８が空気入口６４よりも大きいので、破片出口６８でエアスクープ３８から出ることができる。）
【００２７】
例示的な実施形態が上述されたが、これらの実施形態が特許請求の範囲によって包含される全ての可能な形態を示すことを意図するものではない。本明細書で使用されている言葉は、限定ではなく説明の言葉であり、本開示の主旨および範囲から逸脱することなく様々な変更が可能であることが理解される。前述のように、様々な実施形態の特徴を組み合わせて、明示的に説明または図示されていないかもしれない、本発明のさらなる実施形態を形成することができる。様々な実施形態は、１つまたは複数の所望の特性に関して利点を提供するか、または他の実施形態または従来技術の実装形態よりも好ましいものとして説明することができたが、当業者であれば、特定の用途と実装に依存するシステム全体の望ましい属性を達成するために、１つ以上の機能または特性が妥協され得ることを承認する。これらの属性は、限定されるものではないが、コスト、強度、耐久性、ライフサイクルコスト、市場性、外観、包装、サイズ、保守性、重量、製造性、組立容易性などを含み得る。したがって、任意の実施形態が１つまたは複数の特性に関して他の実施形態または従来技術の実装形態よりも望ましくないと説明される限りにおいて、これらの実施形態は本開示の範囲外ではなく、特定の用途には望ましいことがある。
【符号の説明】
【００２８】
１０：車両、１２：ＨＶＡＣシステム、１６：ファン、１８：蒸発器、２０：ヒータコア、２２：第１のダクト、２４：空気取入口、３０：フロアパネル、３２：第２のダクト、３６：混合チャンバ、３７：調整チャンバ、３８：エアスクープ、４２：エアフォイル、４６：前縁、４８：前端部、５０：後縁、５２：後端部、５４：第１の側面、５６：第２の側面、５８：上面、６０：下面、６３：中央開口部、６４：空気入口、６８：破片出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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