CN103946556A - 车辆用空调装置的室外冷却单元 - Google Patents
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Abstract
车辆用空调装置的室外冷却单元(100)构成为，吸入部(12)的吸入面的法线和排出部(13)的排出面的法线所成的角度是锐角，箱体(10)内部的空气气流呈大致レ字形(大致V字形或大致U字形)；轴流式鼓风机(2)的叶片(22)构成为，连接叶片(22)的从内周端(223)到外周端(224)的叶片弦中心点(225)并投影到包含旋转轴的平面上的叶片弦中心线(226)，在半径方向整个区域，成为朝下游侧的凸曲线。
Description
技术领域
本发明涉及安装在电车等车辆上的车辆用空调装置的室外冷却单元。
背景技术
迄今，作为降低了车辆用空调装置的室外冷却单元的噪音的技术，已知如下的技术。例如提出有如下的车辆用热交换组件，“在矩形热交换器的下游侧设有风扇单元，该风扇单元具有带喇叭口和环形开口部的护罩、配设在环形开口部内的螺旋桨风扇、和驱动该风扇旋转的风扇马达，其中，风扇单元是马达输入为预定级别以下的一个风扇构成的单元，在螺旋桨风扇上，在叶片根部侧的压力面和负压面上、沿周方向在半径方向隔开预定间隔分别立设着2组小翼片”(例如参照专利文献1)。
专利文献1记载的车辆用热交换组件，因具有上述构造，所以能抑制空气气流的剥离、以及抑制剥离后的空气气流在离心力作用下朝半径方向飞散而引起的空气气流紊乱，能抑制空气动力性能的恶化和噪音的增大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－85106号公报(第11页，图2)
发明内容
发明要解决的课题
另外，已往存在一种车辆用空调装置的室外冷却单元，其在由基座、吸入部和排出部构成的箱体内，具有配设在吸入部正下方的轴流式鼓风机、围绕轴流式鼓风机的壳体、支承轴流式鼓风机的马达、和靠近排出部配置的热交换器，吸入部的吸入面法线和排出部的排出面法线所成角度是锐角，箱体内部的空气气流呈大致レ字形(大致V字形或大致U字形)。
在这样的车辆用空调装置的室外冷却单元中，在轴流式鼓风机下游的内周侧，空气不能充分流入而形成了死水区，另外，在轴流式鼓风机下游的外周侧，空气气流不能顺畅地流向外周方向(见图11)。因此，存在着空气气流的紊乱增大、噪音增大的问题。
另外，在专利文献1记载的车辆用热交换组件中，虽然具有能抑制轴流式鼓风机的空气气流的紊乱的效果，但是，关于抑制上述那样的轴流式鼓风机下游的死水区、抑制空气气流的紊乱增大的效果却没有任何记载，与已往相比，不能实现充分的低噪音化。
本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的是提供相比已往能实现充分的低噪音化的车辆用空调装置的室外冷却单元。
解决课题的技术方案
本发明的车辆用空调装置的室外冷却单元，具有：箱体，具有吸入部和排出部；轴流式鼓风机，具有绕轴心旋转的轮毂和配设在上述轮毂的外周部的多个叶片，该轴流式鼓风机配设在上述吸入部的正下方，该吸入部在上述箱体的上面的一部分开口形成；壳体，围绕上述轴流式鼓风机；马达，支承上述轴流式鼓风机并驱动上述轴流式鼓风机旋转；以及热交换器，靠近上述箱体的上述排出部配置；上述吸入部的吸入面的法线和上述排出部的排出面的法线所成的角度是锐角，上述箱体的内部的空气气流呈大致レ字形；其中，上述叶片构成为：连接上述叶片的从内周端到外周端的叶片弦中心点并投影到包含旋转轴的平面上的叶片弦中心线，在半径方向整个区域，成为朝空气气流下游侧突出的凸曲线。
发明效果
根据本发明的车辆用空调装置的室外冷却单元，由于轴流式鼓风机的叶片的叶片弦中心线在半径方向的整个区域形成为朝下游侧的凸曲线，所以，轴流式鼓风机下游的空气气流容易朝内周方向和外周方向扩散，能抑制形成在内周侧的死水区，并且，外周侧的空气气流顺畅地朝外周方向流动。因此，能抑制空气气流的紊乱，实现低噪音化。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的车辆用空调装置的室外冷却单元的概略构造的立体图。
图2是表示本发明实施方式1的车辆用空调装置的室外冷却单元的概略剖面构造的概略剖视图。
图3是表示本发明实施方式1的车辆用空调装置的室外冷却单元的轴流式鼓风机2的概略构造的立体图。
图4是表示本发明实施方式1的车辆用空调装置的室外冷却单元的、将以轴流式鼓风机的旋转轴为中心的圆筒剖面向平面展开的状态的展开图。
图5是表示本发明实施方式1的车辆用空调装置的室外冷却单元的轴流式鼓风机的半径方向的剖面构造的概略剖视图。
图6是表示角度α与噪音降低量的关系的图，角度α是本发明实施方式2的车辆用空调装置的室外冷却单元的轴流式鼓风机的叶片弦中心线外周端处切线与垂直于旋转轴的平面所成的角度。
图7是表示角度β与噪音降低量的关系的图，角度β是本发明实施方式2的车辆用空调装置的室外冷却单元的轴流式鼓风机的叶片弦中心线内周端处切线与垂直于旋转轴的平面所成的角度。
图8是表示本发明实施方式3的车辆用空调装置的室外冷却单元的Lf/Lh与噪音降低量的关系的图。
图9是表示本发明实施方式4的车辆用空调装置的室外冷却单元的概略剖面构造的概略剖视图。
图10是表示本发明实施方式4的车辆用空调装置的室外冷却单元的L1/L2与噪音降低量的关系的图。
图11是已往的车辆用空调装置的室外冷却单元的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。关于附图标记，在图1～图10中，注以相同标记者表示相同或相当的部件，这一点在说明书全文中也同样。另外，附图中各构成部件的大小关系有时与实物不相同。说明书全文中记载的构成要素的形态仅作为例子而并不受这些记载的限定。例如，在本发明的实施方式中，作为例子示出了轴流式鼓风机是2台、叶片数目是5片的情况，但是，轴流式鼓风机的台数和叶片数目并无特别限定。
实施方式1
图1是表示本发明实施方式1的车辆用空调装置的室外冷却单元100的概略构造的立体图。图2是表示室外冷却单元100的概略剖面构造的概略剖视图。图3是表示室外冷却单元100的轴流式鼓风机2的概略构造的立体图。图4是表示将以轴流式鼓风机2的旋转轴为中心的圆筒剖面向平面展开的状态(例如图3中的I－I剖面)的展开图。图5是表示轴流式鼓风机2的半径方向的剖面构造(例如图3中的II－II剖面)的概略剖视图。下面，参照图1～图5说明室外冷却单元100。
如图1和图2所示，室外冷却单元100搭载于电车等车辆上，具有箱体10、轴流式鼓风机2、壳体3、马达4和热交换器5。
箱体10具有基座11、吸入部12和排出部13。基座11构成室外冷却单元100的外轮廓，具有底面(马达4的设置面)和侧面，上面是开放的。被壳体3分隔开的轴流式鼓风机2的配置位置上方的开口部分作为吸入部12发挥作用，该吸入部12是空气的流入口。另外，被壳体3分隔开的热交换器5的配置位置上方的开口部分作为排出部13发挥作用，该排出部13是空气的流出口。
轴流式鼓风机2配置在吸入部12的正下方，经由吸入部12将空气取入到箱体10内，经由排出部13将空气从箱体10内吹出。壳体3设在箱体10上以至少围绕轴流式鼓风机2，用于划分箱体10的吸入部12和排出部13。马达4支承并驱动轴流式鼓风机2。热交换器5使得导通省略图示的制冷剂配管的制冷剂与由轴流式鼓风机2供给的空气之间进行热交换。
如图2所示，在室外冷却单元100中，吸入部12的吸入面(图2中所示的面A)的法线与排出部13的排出面(图2中所示的面B)的法线形成的角度(图2中所示的角度θ)是锐角。因此，在室外冷却单元100中，箱体10内部的空气气流呈大致レ字形(大致V字形或大致U字形)(图2中所示的箱体10内的箭头C)。另外，图2中，用箭头表示空气的气流。图2中所示的Lf、Lh在实施方式3中采用。另外，吸入面A和排出面B是假想面。
如图2所示，轴流式鼓风机2具有绕轴心旋转的轮毂21和配设在轮毂21外周部的多个叶片22。即，轴流式鼓风机2的三维立体形状的多个叶片22呈放射状地安装在由马达4驱动旋转的圆柱状轮毂21的外周部。通过叶片22的旋转，产生气流。
另外，如图3所示，叶片22由前缘221、后缘222、内周端223、外周端224围绕。即，叶片22的外缘由旋转方向前端侧的边缘即前缘221、旋转方向后端侧的边缘即后缘222、靠近旋转轴(省略图示)的端部即内周端223、和远离旋转轴的端部即外周端224构成。另外，图3中，把轴流式鼓风机2的叶片22的外周端224的后缘端部表示为叶片外周后缘端部227。该叶片外周后缘端部227在实施方式4中采用。
如图4所示，在把以轴流式鼓风机2的旋转轴为中心的圆筒剖面向平面展开的展开图中，把连接前缘221和后缘222的直线的中点作为叶片弦中心点225。如图5所示，把连接从内周端223到外周端224的叶片弦中心点225并投影到包含旋转轴的平面上的曲线作为叶片弦中心线226。轴流式鼓风机2的叶片22构成为，其叶片弦中心线226在半径方向的整个区域形成为朝空气气流下游侧突出的凸曲线。图5中所示的α、β在实施方式2中被使用。
借助上述构造，对于室外冷却单元100，轴流式鼓风机2下游的空气气流容易朝内周方向和外周方向扩散。由于空气气流容易朝内周方向扩散，室外冷却单元100与空气气流不朝内周方向扩散的已往车辆用空调装置的室外冷却单元相比，可以抑制因空气不足而产生的死水区。另外，由于空气气流容易朝外周方向扩散，室外冷却单元100的外周侧的空气气流顺畅地朝外周方向流动，空气气流不容易受到风路的阻力。综上所述，室外冷却单元100可抑制空气气流的紊乱，与已往相比，可实现低噪音化。
实施方式2
图6是表示角度α与噪音降低量的关系的图，角度α是本发明实施方式2的车辆用空调装置的室外冷却单元的轴流式鼓风机的叶片弦中心线外周端处切线与垂直于旋转轴的平面所成的角度。图7是表示角度β与噪音降低量的关系的图，角度β是本发明实施方式2的车辆用空调装置的室外冷却单元的轴流式鼓风机的叶片弦中心线内周端处切线与垂直于旋转轴的平面所成的角度。参照图5～图7，说明本发明实施方式2的车辆用空调装置的室外冷却单元。为了便于说明，把本发明实施方式2的车辆用空调装置的室外冷却单元称为室外冷却单元100A。另外，室外冷却单元100A的基本构造与实施方式1的室外冷却单元100的构造(图2所示的构造)相同。
实施方式2的室外冷却单元100A搭载于电车等车辆上，是用于实现进一步的低噪音化的构造例。在此，如图5所示，把轴流式鼓风机2的叶片弦中心线226的外周端224处的切线与垂直于旋转轴的平面所成的角度称为α，把内周端223处的切线与垂直于旋转轴的平面所成的角度称为β，把叶片弦中心线226形成为朝空气气流下游侧突出的凸曲线时的角度定义为正角度。这时，室外冷却单元100A的轴流式鼓风机2的叶片22构成为：α、β满足0°<α<80°以及0°<β<20°之中的至少一方。其理由如下。
下面，用图6说明角度α与噪音降低量的关系。本说明书中所述的噪音降低量是指室外冷却单元100A的噪音值相对于已往车辆用空调装置的室外冷却单元的噪音值的降低量。图6是固定为β＝0°时的曲线。从图6可知，在0°<α<80°的范围，可得到噪音降低效果。
下面，用图7说明角度β与噪音降低量的关系。图7是固定为α＝0°时的曲线。从图7可知，在0°<β<20°的范围，可得到噪音降低效果。
借助上述构造，对于室外冷却单元100A，轴流式鼓风机2下游的空气气流以最适当的角度朝内周方向和外周方向扩散。由于轴流式鼓风机2下游的空气气流以最适当的角度朝内周方向扩散，室外冷却单元100A的空气不与马达4碰撞，可有效地抑制形成在内周侧的死水区。另外，由于轴流式鼓风机2下游的空气气流以最适当的角度朝外周方向扩散，室外冷却单元100A的外周侧的空气气流更加顺畅地朝外周方向流动。因此，室外冷却单元100A能有效地抑制空气气流的紊乱，实现进一步的低噪音化。
实施方式3
图8是表示本发明实施方式3的车辆用空调装置的室外冷却单元的Lf/Lh与噪音降低量的关系的图。参照图2和图8，说明本发明实施方式3的车辆用空调装置的室外冷却单元。为了便于说明，把本发明实施方式3的车辆用空调装置的室外冷却单元称为室外冷却单元100B。另外，室外冷却单元100B的基本构造与实施方式1的室外冷却单元100的构造(图2所示的构造)相同。
实施方式3的室外冷却单元100B搭载于电车等车辆上，是用于实现进一步的低噪音化的构造例。如图2所示，在设从基座11到吸入部12的箱体的高度为Lh、叶片22的轴方向高度为Lf时，室外冷却单元100B的轴流式鼓风机2的叶片22构成为Lf/Lh满足0.15<Lf/Lh<0.5。其理由如下。
用图8说明Lf/Lh与噪音降低量tp的关系。如果缩短叶片22的轴方向高度Lf，就会减小叶片22的叶片面积。为此，为了确保叶片22的有效功，就必须增加叶片22的数目。而叶片22的数目增加意味着声源增加，结果导致噪音增大。另一方面，把叶片22的轴方向高度Lf加长意味着从轴流式鼓风机2吹出的空气气流的风路变窄。因此，通风阻力增加，结果导致噪音增大。
从图8可知，在0.15<Lf/Lh<0.5的范围，噪音降低量约为5dB以上，噪音降低效果高。因此，在室外冷却单元100B中，通过将叶片22构成为满足0.15<Lf/Lh<0.5，可以有效地抑制上述的噪音增大，实现进一步的低噪音化。综上所述，室外冷却单元100B可实现进一步的低噪音化。
实施方式4
图9是表示本发明实施方式4的车辆用空调装置的室外冷却单元100C的概略剖面构造的概略剖视图。图10是表示室外冷却单元100C的L1/L2与噪音降低量的关系的图。参照图9和图10说明室外冷却单元100C。在实施方式4中，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，对与实施方式1相同的部分注以相同标记，其说明从略。
实施方式4的室外冷却单元100C搭载于电车等车辆上，是用于实现进一步的低噪音化的构造例。室外冷却单元100C的壳体3C的形状与实施方式1的室外冷却单元100不同。如图9所示，围绕轴流式鼓风机2的壳体3C由上游侧的吸入圆形形状部31、直管部32和下游侧的吹出圆形形状部33构成。另外，吸入圆形形状部31和吹出圆形形状部33由直管部32连接。
在设叶片外周后缘端部227与基座11(箱体10的底面)之间的距离是L1、吹出圆形形状部33的下游端与基座11(箱体10的底面)之间的距离是L2时，室外冷却单元100C的轴流式鼓风机2的叶片22构成为，L2/L1满足0.5<L2/L1<1.2。其理由如下。
用图10说明L2/L1与噪音降低量tp的关系。在壳体3C的下游侧设置吹出圆形形状部33，这样，轴流式鼓风机2下游的空气气流沿着吹出圆形形状部33被顺畅地导向外周方向，所以，可抑制空气气流的紊乱。如果缩短L2，则从轴流式鼓风机2吹出的空气气流的风路变狭窄，通风阻力增大，结果导致噪音增大。另外，如果扩大L2，则轴流式鼓风机2与壳体3C的间隙扩大，空气漏流增加，结果导致噪音增大。
从图10可知，在0.5<L2/L1<1.2的范围，噪音降低量约为5dB以上，噪音降低效果高。因此，在室外冷却单元100C中，通过将叶片22构成为满足0.5<L2/L1<1.2，可以有效地抑制上述的噪音增大，可实现进一步的低噪音化。综上所述，室外冷却单元100C可实现进一步的低噪音化。即，对于室外冷却单元100C，在壳体3C上设置吹出圆形形状部33，这样，轴流式鼓风机2下游的空气气流沿着吹出圆形形状部33被顺畅地导向外周方向，可抑制空气气流的紊乱。另外，在室外冷却单元100C中，通过将叶片22构成为满足0.5<L2/L1<1.2，可有效地抑制因缩短L2而使得从轴流式鼓风机2吹出的空气气流风路变狭窄所导致的通风阻力增大、因扩大L2而使得壳体间隙扩大所导致的空气漏流增大，可得到显著的噪音降低效果。
上面，按实施方式说明了本发明，但是，也可以将各实施方式的特征事项组合起来。
附图标记的说明
2…轴流式鼓风机，3…壳体，3C…壳体，4…马达，5…热交换器，10…箱体，11…基座，12…吸入部，13…排出部，21…轮毂，22…叶片，31…圆形形状部，32…直管部，33…圆形形状部，100…室外冷却单元，100A…室外冷却单元，100B…室外冷却单元，100C…室外冷却单元，221…前缘，222…后缘，223…内周端，224…外周端，225…叶片弦中心点，226…叶片弦中心线，227…叶片外周后缘端部。
Claims (4)
1.一种车辆用空调装置的室外冷却单元，具有：
箱体，具有吸入部和排出部；
轴流式鼓风机，具有绕轴心旋转的轮毂和配设在上述轮毂的外周部的多个叶片，该轴流式鼓风机配设在上述吸入部的正下方，该吸入部在上述箱体的上面的一部分开口形成；
壳体，围绕上述轴流式鼓风机；
马达，支承上述轴流式鼓风机并驱动上述轴流式鼓风机旋转；以及
热交换器，靠近上述箱体的上述排出部配置；
上述吸入部的吸入面的法线和上述排出部的排出面的法线所成的角度是锐角，上述箱体的内部的空气气流呈大致レ字形；
其特征在于，上述叶片构成为：连接上述叶片的从内周端到外周端的叶片弦中心点并投影到包含旋转轴的平面上的叶片弦中心线，在半径方向的整个区域，成为朝空气气流的下游侧突出的凸曲线。
2.如权利要求1所述的车辆用空调装置的室外冷却单元，其特征在于，
设上述轴流式鼓风机的上述叶片弦中心线的外周端处的切线与垂直于旋转轴的平面所成的角度为α，
设上述轴流式鼓风机的上述叶片弦中心线的内周端处的切线与垂直于旋转轴的平面所成的角度为β，
将上述叶片弦中心线形成为朝下游侧的凸曲线时的角度定义为正角度，
这时，上述叶片构成为满足0°<α<80°以及0°<β<20°的至少一方。
3.如权利要求1或2所述的车辆用空调装置的室外冷却单元，其特征在于，
在设上述箱体的高度为Lh、设上述叶片的轴方向高度为Lf时，上述叶片构成为满足0.15<Lf/Lh<0.5。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车辆用空调装置的室外冷却单元，其特征在于，
上述壳体由上游侧的吸入圆形形状部、下游侧的吹出圆形形状部、以及连接上述吸入圆形形状部及上述吹出圆形形状部的直管部构成；
在设上述轴流式鼓风机的叶片外周后缘端部与上述箱体的底面之间的距离为L1、设上述吹出圆形形状的下游端部与上述箱体的底面之间的距离为L2时，上述叶片构成为满足0.5<L2/L1<1.2。
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