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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die Anmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-054344 , eingereicht am 21. März 2017, dessen gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Klimaanlage, welche ein Gebläserad aufweist.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Eine Klimaanlage, die ein Gebläserad aufweist, erzeugt durch die Rotation des Gebläserades Geräusche. Aus diesem Grund schlägt das Patentdokument 1 vor, Geräusche mit einem Resonator zu reduzieren, der einen Schalltrichter verwendet. In diesem Gebläse ist der Schalltrichter mit dem Resonator versehen, der von einer Öffnung und einer Aushöhlung, die mit der Öffnung verbunden ist, geformt ist, um Geräusche zu reduzieren, indem die Resonanzfrequenz des Resonators veranlasst wird, mit der Frequenz von Geräuschen übereinzustimmen, die durch die Rotation des Gebläserades erzeugt werden.
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Dokument des bisherigen Standes der Technik
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Patentdokument
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Patentdokument 1:
JP 10-227299 A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das Gebläse, das in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, kann zwar einen dämpfenden Effekt auf die Geräusche liefern, die durch das Gebläserad selbst erzeugt werden, es hat jedoch nur einen schwachen dämpfenden Effekt auf Geräusche, die in der Luftströmungsrichtung stromaufwärts des Gebläserades erzeugt werden, und dergleichen. Weil die Öffnung auf einer Seitenfläche des Schalltrichters vorgesehen ist, die sich entlang seines Luftstromdurchlasses erstreckt, ist ein Luftstrom in der Nähe eines Wandflächenabschnittes des Schalltrichters gestört.
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Im Hinblick auf den vorherigen Gegenstand ist es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, Geräusche zu reduzieren während die Störung einer Luftströmung in einer Klimaanlage, die ein Gebläserad aufweist, verhindert wird.
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Eine Klimaanlage nach der vorliegenden Offenbarung weist ein Klimaanlagengehäuse, ein Gebläserad und einen Stirnwandabschnitt auf. Das Klimaanlagengehäuse konfiguriert einen Luftdurchlass, durch den Luft strömt, die in einen Innenraum geblasen werden soll. Das Gebläserad ist in dem Klimaanlagengehäuse angeordnet. Der Stirnwandabschnitt ist auf einer zur Luftströmung stromaufwärts liegenden Seite des Gebläserades angeordnet, um einem Sauganschluss des Gebläserades gegenüberzuliegen. Das Klimaanlagengehäuse hat eine Stirnfläche, die dem Stirnwandabschnitt gegenüberliegt und in der ein Durchgangsloch geformt ist. Das Klimaanlagengehäuse hat einen geschlossen Raum, der darin in Bezug auf die Stirnfläche auf einer dem Luftdurchlass gegenüberliegenden Seite geformt ist und der über das Durchgangsloch mit dem Luftdurchlass verbunden ist. Das Durchgangsloch und der geschlossene Raum konfigurieren einen Resonator, der eine vorgegebene Resonanzfrequenz hat.
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Nach der vorliegenden Offenbarung ist das Durchgangsloch, das den Resonator konfiguriert, in der Stirnfläche geformt, die dem Stirnwandabschnitt gegenüberliegt. Somit können Geräusche, die in der Luftströmungsrichtung stromaufwärts des Gebläserades erzeugt werden, wirksam reduziert werden.
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Das Durchgangsloch ist in der Stirnfläche geformt und befindet sich somit entfernt von dem Hauptluftstrom. Somit kann das Durchgangsloch die Störung des Luftstromes verhindern.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Schnittansicht einer Fahrzeugklimaanlage nach einer ersten Ausführungsform;
- 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Schalltrichters;
- 3 ist eine Frontansicht eines Schalltrichters nach einer zweiten Ausführungsform; und
- 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Schalltrichters nach einer dritten Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(erste Ausführungsform)
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Eine erste Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 dargestellt ist, weist eine Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform ein Klimaanlagengehäuse 10 auf. Das Klimaanlagengehäuse 10 konfiguriert einen Luftdurchlass für Luft, die in den Innenraum einer Fahrzeugkabine geblasen werden soll. Die Richtung in 1 von links nach rechts bezieht sich auf eine Luftströmungsrichtung A. Obwohl in 1 nicht dargestellt, ist ein Wärmetauscher oder dergleichen in dem Klimaanlagengehäuse 10 vorgesehen, um die Temperatur der Luft einzustellen.
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Ein Gebläserad 11 ist in der Mitte des Inneren des Klimaanlagengehäuses 10 vorgesehen. Das Gebläserad 11 bläst Luft in Richtung des Innenraumes einer Fahrzeugkabine. Das Gebläserad 11 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Zentrifugalgebläse und ist als ein elektrisches Gebläse konfiguriert, das von einem Elektromotor angetrieben wird. Das Gebläserad 11 ist so angeordnet, dass seine Drehachse 11a parallel zu der Luftströmungsrichtung A ist.
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Ein Schalltrichter 12 ist in der Luftströmungsrichtung A stromaufwärts des Gebläserades 11 in dem Klimaanlagengehäuse 10 vorgesehen. In dem Klimaanlagengehäuse 10 ist der Schalltrichter 12 so geformt, dass er sich von einem zu der Luftströmungsrichtung A parallelen Wandabschnitt des Klimaanlagengehäuses 10 in Richtung des Inneren des Klimaanlagengehäuses 10 ausdehnt. In der Luftströmungsrichtung A betrachtet ist der Schalltrichter 12 ringförmig geformt.
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Die Querschnittsfläche des Luftdurchlasses, der innerhalb des Klimaanlagengehäuses 10 geformt ist, wird von dem Schalltrichter 12 in Richtung des Gebläserades 11 verjüngt. Die Luft, die durch den Luftdurchlass strömt, wird zu dem Schalltrichter 12 geführt und anschließend in das Gebläserad 11 eingeleitet. Das heißt, der Schalltrichter 12 formt einen Sauganschluss 13, der Luft in das Gebläserad 11 einleitet.
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In dem Klimaanlagengehäuse 10 ist in der Luftströmungsrichtung A stromaufwärts des Gebläserades 11 ein Stirnwandabschnitt 14 vorgesehen. An einer Umfangskante des Stirnwandabschnittes 14 ist ein Einströmanschluss 15 geformt, der Luft veranlasst, in das Klimaanlagengehäuse 10 zu strömen.
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Der Stirnwandabschnitt 14 ist so angeordnet, dass er dem Gebläserad 11 und dem Sauganschluss 13 gegenüberliegt. In der Luftströmungsrichtung A betrachtet ist die Fläche des Stirnwandabschnittes 14 größer als die Öffnungsfläche des Sauganschlusses 13. In der Luftströmungsrichtung A betrachtet überlappt die Nähe des Endes des Stirnwandabschnittes 14 den Schalltrichter 12. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Stirnwandabschnitt 14 so angeordnet, dass er rechtwinklig zu der axialen Richtung der Drehachse 11a des Gebläserades 11 ist.
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Der Schalltrichter 12 hat eine Stirnfläche 12a, die dem Stirnwandabschnitt 14 gegenüberliegt. Durchgangslöcher 12b sind in der Stirnfläche 12a geformt. Die Vielzahl von Durchgangslöchern 12b ist darin vorgesehen. Jedes der Durchgangslöcher 12b ist in der Luftströmungsrichtung A in einer stromaufwärts liegenden Seite eines Wandabschnittes des Schalltrichters 12 geformt. Der stromaufwärts liegende Wandabschnitt erstreckt sich in die Richtung, die die Luftströmungsrichtung A schneidet und befindet sich in der Luftströmungsrichtung A auf einer am weitesten stromaufwärts liegenden Seite des Schalltrichters 12.
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Wie in 2 dargestellt, ist jedes Durchgangsloch 12b in einem Wassersperrbereich geformt, der von dem Schalltrichter 12 in dem Klimaanlagengehäuse 10 geformt ist. Der Wassersperrbereich ist ein Bereich, der die Hauptluftströmung nicht stört, die entlang der Luftströmungsrichtung A durch den Luftdurchlass strömt. Die Luft strömt nicht leicht durch den Wassersperrbereich. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die durch den Wassersperrbereich strömt, ist langsamer als die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die durch andere Abschnitte in dem Klimaanlagengehäuse 10 strömt. Der Wassersperrbereich kann beispielsweise als ein Bereich betrachtet werden, in dem die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die entlang der Oberfläche des Schalltrichters 12 strömt, 40% oder weniger beträgt als die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die durch den Sauganschluss 13 strömt.
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Eine Mittelachse des Durchgangsloches 12b erstreckt sich entlang der Luftströmungsrichtung A und der Drehachse 11a des Gebläserades 11. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mittelachse des Durchgangsloches 12b im Wesentlichen parallel zu der Luftströmungsrichtung A und der Drehachse 11a des Gebläserades 11. Somit ist die Mittelachse des Durchgangsloches 12b nicht rechtwinklig zu der Luftströmungsrichtung A.
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Der Wandabschnitt des Schalltrichters 12, in dem die Durchgangslöcher 12b geformt sind, ist im Wesentlichen parallel zu dem Stirnwandabschnitt 14 und im Wesentlichen senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A und der Drehachse 11a des Gebläserades 11.
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Das Durchgangsloch 12b kann in einem Abschnitt des Schalltrichters 12 geformt sein, der dem Stirnwandabschnitt 14 gegenüberliegt, und die Mittelachse des Durchgangsloches 12b kann dem Stirnwandabschnitt 14 gegenüberliegen. Das heißt, eine Verlängerungslinie, die durch das virtuelle Verlängern der Mittelachse des Durchgangsloches 12b erhalten wird, kann den Stirnwandabschnitt 14 schneiden. Die Mittelachse des Durchgangsloches 12b liegt wünschenswerterweise einem Abschnitt des Stirnwandabschnittes 14 gegenüber, der näher an dem Durchgangsloch 12b ist als ein Abschnitt des Stirnwandabschnittes 14, der die Drehachse 11a des Gebläserades 11 schneidet. Mit anderen Worten ist die Distanz zwischen einem zweiten Punkt und dem Durchgangsloch 12b kürzer als eine Distanz zwischen einem ersten Punkt und dem Durchgangsloch 12b, wenn der erste Punkt als ein Punkt des Stirnwandabschnittes 14 definiert ist, der eine Verlängerungslinie der Drehachse 11a des Gebläserades 11 schneidet, und der zweite Punkt als ein Punkt des Stirnwandabschnittes 14 definiert ist, der eine Verlängerungslinie schneidet, die durch das Verlängern der Mittelachse des Durchgangsloches 12b erhalten wird.
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Das Klimaanlagengehäuse 10 hat einen geschlossenen Raum 12c, der in Bezug auf die Stirnfläche 12a auf der gegenüberliegenden Seite des Luftdurchlasses geformt ist und mit dem Luftdurchlass über die Durchgangslöcher 12b verbunden ist. Insbesondere ist der geschlossene Raum 12c in dem Schalltrichter 12 ausgebildet. Der Schalltrichter 12 ist so geformt, dass er sich bis in das Innere des Klimaanlagengehäuses 10 ausdehnt und seinen Rückraum hat, der als ein Totraum dient. Der geschlossene Raum 12c ist geformt, indem der Rückraum des Schalltrichters 12 genutzt wird. Der geschlossene Raum 12c ist über die Durchgangslöcher 12b mit dem Luftdurchlass verbunden, der in dem Klimaanlagengehäuse 10 geformt ist. Der geschlossene Raum 12c ist nicht über andere Abschnitte als über die Durchgangslöcher 12b mit der Außenseite verbunden. Mit anderen Worten ist das Innere des geschlossenen Raumes 12c mit der Außenseite des geschlossenen Raumes 12c ausschließlich über die Durchgangslöcher 12b verbunden.
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In der Fahrzeugklimaanlage 1 werden Geräusche durch die Rotation des Gebläserades 11 erzeugt. Zum Beispiel werden Geräusche durch Resonanz zwischen dem Gebläserad 11 und dem Stirnwandabschnitt 14 erzeugt. Die Geräusche, die durch die Resonanz zwischen dem Gebläserad 11 und dem Stirnwandabschnitt 14 hervorgerufen werden, werden in der Luftströmungsrichtung A stromaufwärts des Gebläserades 11 erzeugt. Die Frequenz der Geräusche variiert abhängig von einem Abstand zwischen dem Gebläserad 11 und dem Stirnwandabschnitt 14, oder anderen Faktoren.
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Der Schalltrichter
12 der vorliegenden Ausführungsform weist die Durchgangslöcher
12b und den geschlossenen Raum
12c auf, wodurch er einen Helmholz-Resonator bildet. Die Resonanzfrequenz f
0 des Resonators kann mit folgender Formel 1 bestimmt werden:
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Wobei c die Schallgeschwindigkeit, P das Öffnungsverhältnis des Durchgangsloches 12b, Φ der Lochdurchmesser des Durchgangsloches 12b, t die Dicke des Wandabschnittes des Schalltrichters 12, D die Distanz zwischen benachbarten Durchgangslöchern 12b und H die Tiefe des geschlossenen Raumes 12c ist.
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Das Öffnungsverhältnis
P des Durchgangsloches
12b kann mit folgender Formel 2 bestimmt werden:
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Lochdurchmesser Φ des Durchgangsloches 12b auf ungefähr 2 bis 6 mm festgelegt. Wenn der Lochdurchmesser Φ auf 2 mm festgelegt ist, wird die Resonanzfrequenz ungefähr 400 Hz. Wenn der Lochdurchmesser Φ auf 6 mm festgelegt ist, wird die Resonanzfrequenz ungefähr 1000 Hz. Im vorliegenden Fall sind 400 Hz und 1000 Hz die Hauptfrequenzen der Geräusche die in der Fahrzeugklimaanlage 1 erzeugt werden.
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Der Resonator, der von dem Schalltrichter 12 gebildet wird, kann Schall mit einer Frequenz absorbieren, die der Resonanzfrequenz f0 entspricht, indem die Resonanz zwischen der Luft in den Durchgangslöchern 12b und der Luftschicht in dem geschlossenen Raum 12c verwendet wird. Das heißt, der Schalltrichter 12 funktioniert als ein Resonanzschalldämpfer.
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Gemäß der Fahrzeugklimaanlage 1 mit der oben genannten Konfiguration können Geräusche, die durch die Rotation des Gebläserades 11 erzeugt werden, von dem Resonator resonanzabsorbiert werden, der von dem Schalltrichter 12 gebildet ist. Folglich können die Geräusche reduziert werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Durchgangslöcher, die der Resonator 12b aufweist, in der Luftströmungsrichtung A in dem stromaufwärts liegenden Wandabschnitt des Schalltrichters 12 geformt. Somit können die Geräusche, die in der Luftströmungsrichtung A stromaufwärts des Gebläserades 11 erzeugt werden, wirksam reduziert werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert der Schalltrichter 12 den Resonator während er den Sauganschluss 13 des Gebläserades 11 für die Luft bildet. Somit kann der Schalltrichter 12 wirksam genutzt werden, wobei er die Notwendigkeit beseitigt, separat einen Resonator für die Geräuschreduktion vorzusehen.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Durchgangslöcher 12b in der Stirnfläche 12a des Schalltrichters 12 geformt, der dem Stirnwandabschnitt 14 gegenüberliegt. Somit sind die Durchgangslöcher 12b so geformt, dass sie sich entfernt von dem Hauptluftstrom befinden, wodurch es möglich ist, die Störung des Luftstromes aufgrund des Vorhandenseins der Durchgangslöcher 12b zu verh indern.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Durchgangslöcher 12b des Schalltrichters 12 in dem Wassersperrbereich des Schalltrichters 12 vorgesehen. Somit kann die Störung des Hauptluftstromes so weit wie möglich verhindert werden.
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(zweite Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Wie in 3 dargestellt ist, ist in der zweiten Ausführungsform eine Vielzahl von geschlossenen Räumen 12c in dem Schalltrichter 12 vorgesehen. Insbesondere sind Trennabschnitte 12d in dem Schalltrichter 12 vorgesehen, um den geschlossenen Raum 12c in eine Vielzahl von geschlossenen Räumen 12c zu teilen. Die Durchgangslöcher 12b sind jeweils in den jeweiligen getrennten geschlossenen Räumen 12c geformt. Eine Vielzahl von Resonatoren kann durch die jeweiligen getrennten geschlossenen Räume 12c und die entsprechenden Durchgangslöcher 12b konfiguriert werden.
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Die Resonanzfrequenzen der Vielzahl von Resonatoren können unterschieden werden, indem die jeweilige Vielzahl von geschlossenen Räumen 12c unterschiedlich ausgeführt werden in Hinblick auf die Größe des Durchgangsloches 12b, den Abstand zwischen den benachbarten Durchgangslöchern 12b, das Öffnungsverhältnis des Durchgangsloches 12b und dergleichen. Somit können Geräusche mit einer Vielzahl von Frequenzen, die durch die Rotation des Gebläserades 11 erzeugt worden sind, durch die Vielzahl von Resonatoren resonanzabsorbiert werden. Somit können die Geräusche wirksam reduziert werden, auch bei dem Vorhandensein einer Vielzahl von Geräuscharten mit unterschiedlichen Frequenzen.
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(dritte Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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Wie in 4 dargestellt ist, neigt sich in der dritten Ausführungsform jedes der Durchgangslöcher 12b, die in dem Schalltrichter 12 geformt sind, in Bezug auf die Luftströmungsrichtung A und die Drehachse 11a des Gebläserades 11. In dem in 4 dargestellten Beispiel ist die Luftströmungsrichtung A die horizontale Richtung und die Mittelachse des Durchgangsloches 12b ist in Bezug auf die horizontale Richtung geneigt. Insbesondere ist das Durchgangsloch 12b sowohl in der Luftströmungsrichtung A von der stromaufwärts liegenden Seite zu der stromabwärts liegenden Seite geneigt, als auch von der unteren Seite zu der oberen Seite, so dass das Durchgangsloch 12b in einem Zustand ist, in Richtung der Vorderseite abwärts orientiert zu sein.
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Durch das Formen der Durchgangslöcher 12b, so dass sie in Richtung der Vorderseite in dieser Art abwärts orientiert sind, dringt Wasser nicht leicht in den geschlossenen Raum 12c über die Durchgangslöcher 12b ein, auch wenn das Wasser in dem Klimaanlagengehäuse 10 vorhanden ist. Der geschlossene Raum 12c ist nicht über andere Abschnitte als die Durchgangslöcher 12b mit der Außenseite verbunden, so dass das Wasser nicht leicht aus dem geschlossenen Raum 12c abgeführt werden kann, falls Wasser in das Innere des geschlossenen Raumes 12c eindringt. Somit ist die Neigung der Durchgangslöcher 12b wirksam darin, das Eindringen von Wasser in den geschlossenen Raum 12c zu verhindern.
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Der geschlossene Raum 12c, der sich in Schwerkraftrichtung auf der unteren Seite zwischen der Vielzahl von geschlossenen Räumen 12c befindet, kann in Schwerkraftrichtung an einem unteren Ende ein Wasserablaufloch haben. Der geschlossene Raum 12c, der mit dem Wasserablaufloch versehen ist, reduziert seine Funktion als der Resonator etwas, aber er kann Wasser wirksam abführen, welches in das Innere des geschlossenen Raumes 12c eingedrungen ist.
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(andere Ausführungsformen)
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Modifikationen und Änderungen können auf die folgenden Weisen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von dem Wesen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die in den oben genannten jeweiligen Ausführungsformen offenbarten Mittel können, soweit erforderlich, innerhalb des möglichen Rahmens miteinander kombiniert werden.
- (1) In den oben genannten Ausführungsformen ist ein Beispiel beschrieben worden, in dem die vorliegende Offenbarung für die Fahrzeugklimaanlage 1 gilt, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann ebenso für eine Klimaanlage gelten, die für etwas anderes als ein Fahrzeug vorgesehen ist.
- (2) In den oben genannten Ausführungsformen ist der Resonator dadurch konfiguriert, dass eine Vielzahl von Durchgangslöchern 12b in dem Schalltrichter 12 geformt wird, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Der Schalltrichter 12 kann mit mindestens einem Durchgangsloch 12b versehen sein. Bei der Konfiguration der zweiten Ausführungsform, die mit einer Vielzahl von geschlossenen Räumen 12c versehen ist, kann mindestens ein Durchgangsloch 12b in jedem geschlossenen Raum 12c geformt sein.
- (3) In den oben genannten Ausführungsformen ist das Durchgangsloch 12b in dem in der Luftströmungsrichtung A stromaufwärts liegenden Wandabschnitt des Schalltrichters 12 geformt, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Das Durchgangsloch 12b kann in der Luftströmungsrichtung A in einem stromabwärts liegenden Wandabschnitt des Schalltrichters 12 geformt sein. In diesem Fall kann ein wesentlicher Effekt der Geräuschreduktion für die Geräusche erhalten werden, die in der Luftströmungsrichtung A stromabwärts des Gebläserades 11 erzeugt werden.
- (4) Die oben genannten Ausführungsformen verwenden als Resonator den Schalltrichter 12, der den Sauganschluss 13 des Gebläserades 11 bildet, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Jede andere Komponente als der Schalltrichter 12 kann als Resonator verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017054344 [0001]
- JP 10227299 A [0004]