JP2001315526A

JP2001315526A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2001315526A
Application number: JP2000395523A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kamimura; 上村　　幸男; Masafumi Kawashima; 誠文川島; Koji Ito; 伊藤　　功治
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2001-11-13
Also published as: US20010017203A1

Abstract

(57)【要約】【課題】遠心式ファンを有する車両用空調装置におい
て、スクロールケーシング１７のスクロール巻き角θを
小さくして空調ユニットの小型化を図りつつ、要求吹出
風量の大きい吹出開口部から大風量を吹出可能にする。【解決手段】スクロール巻き角θに対するファン効率
の変化が小さい後向きファン１５を用いることにより、
スクロール巻き角θの小さい送風機１４でも比較的高い
ファン効率を確保する。また、要求吹出風量の大きい大
風量吹出開口部２３を、要求吹出風量の小さい小風量吹
出開口部２５よりも、スクロールケーシング１７の巻始
め部１７ｃおよび巻終わり部１７ｄのうち巻始め部１７
ｃ側に配置することにより、大風量吹出開口部２３から
大風量を吹き出し可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は遠心式ファンを備え
る車両用空調装置に関するもので、ワンボックスタイプ
のＲＶ車（リクレイショナルビークル）等における車室
内後席側の領域を空調する後席側空調ユニットに適用し
て好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】後席側空調ユニットは、通常、車両の側
面側の外板と内板（トリム）との間に形成される狭い空
間に配設されるので、特に小型化要求が強い。また、前
席側空調ユニットにおいても、同様に小型化の要求があ
る。

【０００３】一方、車両用空調装置は、短時間に車室内
の空調を行う必要から大風量が要求され、そのため、大
風量を確保しやすい遠心式ファンが多用されているが、
この遠心式ファンは、送風機におけるスクロールケーシ
ングの体格が大きく、これが空調ユニット小型化の阻害
要因の１つになっている。

【０００４】そして、スクロールケーシングの小型化の
ためにはスクロール巻き角を小さくすることが有効であ
り、特開昭６０−１５９５３１号公報（以下、第１従来
例という）、特開平９−１４５１４７号公報（以下、第
２従来例という）および実開昭６２−８３１１２号公報
（以下、第３従来例という）には、スクロール巻き角の
小さな遠心式ファンを用いた空調装置が記載されてい
る。ただし、第１従来例〜第３従来例に記載の空調装置
は、車両用空調装置のように吹出モードに応じて吹出開
口部が選択使用されるものではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、吹出モードに応じて吹出開口部が選択使用される車
両用空調装置として、スクロール巻き角を小さくした空
調ユニットを試作して検討を行った。図１０はその試作
した空調ユニットの概略構成を示すもので、後向きファ
ン１５を用い、かつスクロール巻き角θを２１０°に設
定している。スクロールケーシング１７の吹出側通路１
８には、冷却用熱交換器１９を後向きファン１５の外周
面に沿って湾曲配置している。冷却用熱交換器１９の空
気流れ下流側には、スクロールケーシング１７の巻始め
部１７ｃ側に位置する第１吹出開口部５０と、スクロー
ルケーシング１７の巻終わり部１７ｄ側に位置する第２
吹出開口部５１とを有する。

【０００６】また、冷却用熱交換器１９および２つの吹
出開口部５０、５１は、ファン１５の空気吹き出し方
向、すなわちファン１５の回転軸１５ａと直交する方向
に位置している。

【０００７】なお、遠心式ファンは、前向きファン（翼
の出口角β＜９０°、シロッコファン）と後向きファン
（翼の出口角β＜９０°、ターボファン）があり、図１
２に示すように、前向きファン（翼の出口角β＜９０
°、シロッコファン）はスクロール巻き角θが大きな領
域（一般的には２９０°〜３３０°程度）でのみ高いフ
ァン効率ηｆが得られ、一方、後向きファン（翼の出口
角β＜９０°、ターボファン）はスクロール巻き角θに
対するファン効率ηｆの変化が小さいという特徴を有し
ている。そして、小型化のためにスクロール巻き角θを
小さく（２９０°以下）した場合でも比較的高いファン
効率を確保できるように、後向きファンを用いて検討を
行った。

【０００８】図１１は、図１０の空調ユニットによる実
験結果を示すもので、縦軸はファンの全圧、横軸は風量
であり、２つの吹出開口部５０、５１のうち一方の吹出
開口部を閉じて他方の吹出開口部からの吹出風量を測定
したものである。この図１１から明らかなように、例え
ば全圧が３００Ｐａの場合、第１吹出開口部５０からの
吹出風量Ｑ１は約２８０ｍ³／ｈに対し、第２吹出開口
部５１からの吹出風量Ｑ２は約２３０ｍ³／ｈであり、
スクロール巻き角θの小さな送風機においては、吹出開
口部の位置によって吹出風量が大きく変わることが判明
した。

【０００９】ところで、車両用空調装置では、フットモ
ード時にはフット吹出開口部を介して空調空気を後席乗
員の足元側へ向けて吹き出し、フェイスモード時にはフ
ェイス吹出開口部を介して空調空気を後席乗員の頭部側
へ向けて吹き出すようになっており、フットモード時よ
りもフェイスモード時により多くの吹出風量が要求され
る。

【００１０】本発明は、スクロール巻き角θの小さな送
風機においては、吹出開口部の位置によって吹出風量が
大きく変わる点に着目し、吹出モードに応じて吹出開口
部が選択使用される車両用空調装置において、要求吹出
風量の大きい吹出開口部から大風量を吹出可能にするこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、送風機（１４）と、複
数の吹出開口部（２３、２５、３４、３５）とを備え、
送風機（１４）は遠心式ファン（１５）とスクロールケ
ーシング（１７）とを有する車両用空調装置において、
遠心式ファン（１５）を後向きファンとし、要求吹出風
量の大きい大風量吹出開口部（２３、３４、３５）を、
要求吹出風量の小さい小風量吹出開口部（２５）より
も、スクロールケーシング（１７）の巻始め部（１７
ｃ）および巻終わり部（１７ｄ）のうち巻始め部（１７
ｃ）側に配置したことを特徴とする。

【００１２】これによると、スクロール巻き角に対する
ファン効率の変化が小さい後向きファンを用いることに
より、例えば請求項５に記載の発明のようにスクロール
巻き角θを１８０°〜２９０°に設定したスクロール巻
き角の小さい送風機でも、比較的高いファン効率を確保
することができる。

【００１３】また、スクロール巻き角θの小さな送風機
においては吹出開口部の位置によって吹出風量が大きく
変わる点に着目して、要求吹出風量の大きい吹出開口部
を吹出風量が多くなる位置に配置することにより、要求
吹出風量の大きい吹出開口部から大風量を吹き出すこと
ができる。

【００１４】従って、小巻き角化によるスクロールケー
シングの小型化、ひいては空調ユニットの小型化を図り
つつ、要求吹出風量の大きい吹出開口部からは容易に大
風量を吹き出し可能にすることができる。

【００１５】請求項２に記載の発明では、空調空気の通
路は、少なくとも送風機（１４）から複数の吹出開口部
（２３、２５、３４、３５）に至るまで、遠心式ファン
（１５）の回転軸（１５ａ）と直交する方向に延びてい
ることを特徴とする。

【００１６】これによると、複数の吹出開口部は遠心式
ファンの回転軸と直交する方向に位置し、このような配
置の場合特に吹出開口部の位置によって吹出風量が変わ
りやすく、従って、要求吹出風量の大きい吹出開口部を
吹出風量が多くなる位置に配置することにより、要求吹
出風量の大きい吹出開口部からの吹出風量をさらに多く
することができる。

【００１７】請求項３に記載の発明では、大風量吹出開
口部（２３、３４、３５）は、巻終わり部（１７ｄ）の
接線（ａ）よりも、巻始め部（１７ｃ）側に配置される
ことを特徴とする。。

【００１８】これにより、送風機からの空気流は大風量
吹出開口部に向かってスムーズに流れるため、大風量吹
出開口部からの吹出風量をさらに多くすることができ
る。

【００１９】請求項４に記載の発明では、大風量吹出開
口部は、車室内の乗員頭部に向けて空調空気を吹き出す
フェイス用吹出開口部（２３、３４、３５）であること
を特徴とする。

【００２０】これにより、乗員の頭部に向けて冷風を吹
き出す冷房時に最大吹出風量を得ることができる。

【００２１】請求項５に記載の発明では、スクロールケ
ーシング（１７）のスクロール巻き角（θ）を１８０°
〜２９０°に設定したことを特徴とする。

【００２２】ところで、スクロールケーシングのスクロ
ール巻き角θが大きい（例えば２９０°以上）場合、ス
クロールケーシングの出口面積が小さくなる。そして、
請求項６に記載の発明のように冷却用熱交換器を送風機
の空気流れ下流側に備える場合、出口面積が小さいスク
ロールケーシングの出口から冷却用熱交換器に至る間
で、通路面積が急拡大するため、通路面積急拡大による
圧損が発生する。

【００２３】また、スクロール巻き角θが極めて小さい
（例えば１８０°以下）場合、スクロールケーシングの
出口で吹出空気が広角度に広がる。そして、請求項７に
記載の発明のように、暖房用熱交換器を冷却用熱交換器
の空気流れ下流側に備える場合、スクロールケーシング
の出口で広がった空気を集めるために、冷却用熱交換器
さらには暖房用熱交換器に至る間で通路面積が急縮小
し、通路面積急縮小による圧損が発生する。

【００２４】一方、通路面積の急拡大や急縮小を避けよ
うとすると、通路長さを長くする必要があるため、空調
ケースが大型化してしまうという問題が生じる。

【００２５】これに対し、スクロール巻き角θを１８０
°〜２９０°に設定した場合、スクロールケーシングの
出口面積や空気の吹出角度範囲が概ね適切な範囲に収ま
り、上記の通路面積の急拡大や急縮小による問題（圧
損、空調ケースの大型化）を改善することができる。

【００２６】請求項８に記載の発明では、冷却用熱交換
器（１９、３０、３１、３２、４０）は、遠心式ファン
（１５）の外周面に沿って湾曲配置されていることを特
徴とする。

【００２７】これによると、冷却用熱交換器の通風面積
を大きくすることができ、従って、圧損低減を図ること
ができる。しかも、冷却用熱交換器とファンとを近接さ
せて設置スペースを小さくすることができる。

【００２８】なお、冷却用熱交換器は、請求項９に記載
の発明のように円弧状に形成された１つの熱交換器（１
９）で構成してもよいし、あるいは、請求項１０に記載
の発明のように複数個の直方体の熱交換器（３０、３
１、３２）で構成してもよい。

【００２９】請求項１１に記載の発明では、冷却用熱交
換器（１９、３０、３１、３２、４０）は、冷媒通路が
形成された多数の偏平のチューブ（１９ｆ）を有し、チ
ューブ（１９ｆ）の偏平な管壁面（１９ｈ）を対向させ
てチューブ（１９ｆ）が多数積層され、対向する管壁面
（１９ｈ）の間に空調空気が通過する主空気通路（１９
ｄ）が形成され、管壁面（１９ｈ）が遠心式ファン（１
５）の回転軸（１５ａ）と直交する面に対して略平行に
なっていることを特徴とする。

【００３０】これによると、チューブ管壁面がファンの
回転軸と直交する面に対して略平行になっているため、
管壁面間に形成される主空気通路もファンの回転軸と直
交する面に対して略平行になる。従って、ファンから吹
き出されて蒸発器に向かう空気の流れの向きと主空気通
路とが略平行になり、蒸発器内を通過するときに生じる
送風空気の圧損を少なくすることができる。

【００３１】なお、本明細書では、ファンの回転中心と
スクロール巻き始め部とを結ぶ基準線から、ファンの回
転の向きのスクロール巻き終わり部までの角度をスクロ
ール巻き角θとする。

【００３２】また、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００３３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は、ワンボ
ックス型のＲＶ車に本発明を適用した第１実施形態の全
体の配置レイアウトを示す。前席側空調ユニット１０
は、車室内の最前部の計器盤１の内側部に配設されて、
車室内前席側の領域を空調するものである。

【００３４】前席側空調ユニット１０は、内気と外気を
切替導入する内外気切替箱と遠心式のファンとを有する
送風ユニットと、空調空気から吸熱して冷媒を蒸発させ
る冷凍サイクルの蒸発器（冷却用熱交換器）、および車
両エンジンからの温水により空調空気を加熱するヒータ
コア（加熱用熱交換器）を有する空調ユニットとから構
成されている。

【００３５】次に、後席側空調ユニット１２は、車室内
の後席（２番目、３番目の座席）側に配設されて、後席
側の領域を空調するものであって、車両の後輪２を収容
する後輪収容部（タイヤハウス）３の後方側の位置に後
席側空調ユニット１２は配設されている。より具体的に
は、車両側面部の外板と内板（トリム）との間の側面空
間に収容されている。

【００３６】次に、本実施形態による後席側空調ユニッ
ト１２の具体的構成について、図２〜図７に基づいて詳
しく説明する。なお、図２は後席側空調ユニット１２の
車両前後方向の断面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図
４は図２のＢ矢視図、図５は図２のＤ矢視図、図６は図
２のファンおよびスクロールケーシングの模式的な構成
図、図７は図６のスクロールケーシングの要部の拡大構
成図である。

【００３７】図２〜図５において、後席側空調ユニット
１２は、樹脂材料（例えばポリプロピレン）で成形され
た空調ケース１３を有しており、この空調ケース１３は
複数の分割ケースを一体に締結して構成されるものであ
って、その内部に空調空気の通路を形成している。後席
側空調ユニット１２（空調ケース１３）の全体形状は、
外板と内板との間の側面空間に収容するために車両左右
（幅）方向の寸法が小さく、車両上下方向および車両前
後方向の寸法が大きい薄型形状にしてある。

【００３８】空調ケース１３において車両前方側の部位
には送風機１４が配置されている。この送風機１４は、
遠心式多翼ファンからなるファン１５、ファン駆動用モ
ータ１６、およびスクロールケーシング１７から構成さ
れている。モータ１６は、図示しないステーを介してス
クロールケーシング１７に保持固定されている。

【００３９】ファン１５は、回転軸１５ａ周りに多数枚
の翼１５ｂを有するとともに、回転軸１５ａ方向の一端
側から吸入した空気を径外方側（回転軸１５ａと直交す
る方向）に向けて吹き出す遠心式多翼ファンである。さ
らに詳細には、ファン出口角βが９０°よりも大きい後
向きファン（ターボファン）であり、本実施例では、フ
ァン出口角βを約１３５°に設定している。なお、ファ
ン出口角βとは、図２に示すように、ブレード１５ｂと
ファン１５の外径縁との交差角度であって、ファン１５
の回転向きＲの前進側から測定した角度を言う。

【００４０】スクロールケーシング１７は、渦巻き状に
形成されて、ファン１５を収納するとともに、ファン１
５から吹き出した空気の流路を形成する。このケーシン
グ１７には、回転軸１５ａ方向の一端側に向けて開口す
る空気の吸入口１７ａが形成され、この吸入口１７ａの
外縁には、ファン１５に空気を導くベルマウス１７ｂが
一体成形されている。

【００４１】ここで、本実施形態のスクロールケーシン
グ１７の内壁面の形状は、下記の数式１で表される対数
らせん状となっており、スクロール巻き始め部、スクロ
ール巻き終わり部、およびスクロール巻き角θについ
て、図６、図７を参照して説明する。

【００４２】

【数１】ｒ＝ｒ０・ｅθ^x・^tanα⁰ ただし、ｒはある巻き角θｘ（ラジアン）のところにお
けるファン１５の回転中心からスクロールケーシング１
７の内壁面までの距離、ｒ０はファン１５の回転中心か
らノーズ部１７ｃにおけるスクロールケーシング１７の
内壁面までの距離、α０はスクロール拡がり角であり、
少なくとも巻き角θｘが０°〜９０°のところはスクロ
ール形状として定義される形状とみなせる。

【００４３】このスクロール拡がり角α０は下記の数式
２で定義され、ファン１５からの吹き出し空気の流出速
度Ｃ０のファン径方向成分ＣＯｍと、流出速度Ｃ０のフ
ァン周方向成分ＣＯｕとから求められる。

【００４４】

【数２】α０＝ｔａｎ^-1Ｃ０ｍ／ＣＯｕそして、スクロールケーシング１７のスクロール巻き始
め部は、スクロールケーシング１７の内壁面においてフ
ァン１５の外径と最も接近する部分であり、本実施形態
ではノーズ部１７ｃがスクロール巻き始め部となる。

【００４５】また、スクロール巻き終わり部は、ファン
１５の回転中心からスクロールケーシング１７の内壁面
までの距離が、下記の数式３で求めた距離Ｒの範囲を初
めて外れる位置であり、本実施形態では図２中の符号１
７ｄの部位がスクロール巻き終わり部である。

【００４６】

【数３】Ｒ＝ｒ０・ｅθ^x・^tanα⁰×０．９〜ｒ０・ｅθ
^x・^tanα⁰×１．１そして、ファン１５の回転中心とスクロール巻き始め部
とを結ぶ基準線から、ファン１５の回転向きＲのスクロ
ール巻き終わり部１７ｄまでの角度がスクロール巻き角
θであり、本実施形態ではスクロール巻き角θを２１０
°としている。

【００４７】空調ケース１３内において、スクロールケ
ーシング１７の出口（スクロール巻き角θの範囲外の部
分）側に吹出側通路１８が形成され、この吹出側通路１
８に蒸発器（冷却用熱交換器）１９が配設されている。
この蒸発器１９は、前席側空調ユニット１０の冷凍サイ
クルから分岐され図示しない温度式膨張弁（減圧手段）
で減圧された冷媒を蒸発させて空気を冷却するものであ
る。

【００４８】図２、図５に示すように、蒸発器１９は、
チュ−ブ１９ｆとフィン１９ｇにて構成されて冷媒と空
気との熱交換を行う熱交換部１９ａを備えている。この
熱交換部１９ａは、熱伝導性および耐食性に優れたアル
ミニウム等の金属の薄板よりなり内部に冷媒の通路が形
成された断面形状が偏平のチュ−ブ１９ｆを積層し、こ
の積層した多数のチュ−ブ１９ｆの間に空気と冷媒との
熱伝達を促進するためのコルゲート状のフィン１９ｇを
配置して構成されている。

【００４９】チューブ１９ｆは、チューブ１９ｆ内での
冷媒流れ方向（チューブ長手方向）の形状が円弧状に湾
曲したものになっている。また、チューブ１９ｆは、そ
の偏平な平面である管壁面１９ｈが、ファン１５の回転
軸１５ａと直交する面に対して略平行になっている。

【００５０】チューブ１９ｆが多数積層されることによ
り、蒸発器１９の熱交換部１９ａはチューブ１９ｆによ
り多数の空間に区画されている。このチューブ１９ｆに
より区画された、管壁面１９ｈ相互の間の空間にて、主
空気通路１９ｄが形成されている。また、フィン１９ｇ
は主空気通路１９ｄに配置され、チューブ１９ｆの管壁
面１９ｈにろう付けにより接合されている。なお、フィ
ン１９ｇの折り重ねられた板面には熱交換効率を促進さ
せるための周知のルーバ（図示せず）が斜めに切り起こ
されており、このルーバによりフィン１９ｇの板面と板
面との間は通風可能になっている。

【００５１】そして、チューブ１９ｆの長手方向の両端
側（図２の上、下端側）に、多数のチューブ１９ｆへの
冷媒の分配、および多数のチューブ１９ｆからの冷媒の
集合を行うタンク部１９ｂ、１９ｃを配置し、例えば車
両上方側の第１タンク部１９ｂより冷媒が流入し、車両
下方側の第２タンク部１９ｃでチューブ１９ｆ内の冷媒
の流れをＵターンさせ、車両上方側のタンク部１９ｂよ
り蒸発器１９外へ冷媒を流出させるようになっている。

【００５２】第１タンク部１９ｂには、図示しない膨張
弁で減圧された気液２相冷媒が流入する冷媒入口（図示
せず）およびチューブ１９ｆで蒸発したガス冷媒が流出
する冷媒出口（図示せず）が設けられている。

【００５３】なお、蒸発器１９が空調ケース１３内に組
み込まれた状態では、図２に示すようにタンク部１９
ｂ、１９ｃは車両上下方向に位置して配設され、蒸発器
１９の全体形状は、車両側面から見た場合は図２のよう
に円弧状に湾曲しており、車両左右方向には直線状に延
びている。

【００５４】そして、ファン１５と蒸発器１９とを略同
心状に配置して、円弧状の熱交換部１９ａがファン１５
の外周面に概略沿うようにしている。また、熱交換部１
９ａは吹出側通路１８に配置され、ファン１５の吹出空
気が熱交換部１９ａに流入するようになっており、第１
タンク部１９ｂはノーズ部１７ｃの近傍に位置し、第２
タンク部１９ｃはスクロール巻き終わり部１７ｄの近傍
に位置している。

【００５５】空調ケース１３内において、蒸発器１９よ
りも空気流れ下流側（車両後方側）に、ヒータコア（加
熱用熱交換器）２０が配設されている。このヒータコア
２０は、図示しない車両エンジンからの温水により空気
を加熱するものであって、温水が流れる偏平形状のチュ
ーブとコルゲート状の伝熱フィンとを交互に積層してな
る熱交換部２０ａと、この熱交換部２０ａの両端に配置
されたタンク部２０ｂ、２０ｃとからなり、全体形状は
薄型直方体である。そして、一方のタンク部２０ｂの位
置に対し、他方のタンク部２０ｃは車両後方側で、かつ
車両上方側に位置しており、従って、ヒータコア２０は
車両前後方向に傾けて設置されている。ここで、車両エ
ンジンからの温水は、例えば車両下方側のタンク部２０
ｂに流入し、熱交換部２０ａのチューブ内を通過して、
車両上方側のタンク部２０ｃに流入するようになってい
る。

【００５６】空調ケース１３内において、ヒータコア２
０の上方側にはヒータコア２０をバイパスする冷風通路
２１が設けられ、ヒータコア２０の空気流れ上流側（車
両前方側）に、エアミックスドア２２が配設されてい
る。このエアミックスドア２２は、冷風通路２１を通過
する風量と、ヒータコア２０を通過する風量との割合を
調節して、吹出空気の温度を調整する。このドア２２は
回転軸２２ａを中心にして、図２中実線で示す最大冷房
位置から一点鎖線で示す最大暖房位置の間を回動する板
ドアからなる。

【００５７】空調ケース１３において、車両後方側の上
面部で、かつ、冷風通路２１の上方側に、後席側乗員の
頭部に向けて空気を吹き出すためのフェイス用吹出開口
部２３が形成されている。そして、このフェイス用吹出
開口部２３は、回転軸２４ａを中心にして回動する板状
のフェイスドア（吹出モード切替ドア）２４によって開
閉されるようになっている。

【００５８】また、空調ケース１３において、車両後方
側の下面部で、かつ、ヒータコア２０の下方側に、後席
側乗員の足元に向けて空気を吹き出すためのフット用吹
出開口部２５が形成されている。そして、このフット用
吹出開口部２５は、回転軸２６ａを中心にして回動する
板状のフットドア（吹出モード切替ドア）２６によって
開閉されるようになっている。

【００５９】フェイスドア２４およびフットドア２６の
図２の実線位置は、フェイス用吹出開口部２３を全開
し、かつ、フット用吹出開口部２５を全閉するフェイス
モード位置であり、また、フェイスドア２４およびフッ
トドア２６の図２の一点鎖線位置はフェイス用吹出開口
部２３を全閉し、かつ、フット用吹出開口部２５を全開
するフットモード位置である。更に、フェイスドア２４
およびフットドア２６を図２の実線位置と一点鎖線位置
の中間位置に操作すると、フェイス用吹出開口部２３と
フット用吹出開口部２５の両方を同時に開口するバイレ
ベルモードを設定できる。

【００６０】フェイス用吹出開口部２３には、図１、２
に示すフェイスダクト４の一端（下端部）が連結されて
おり、このフェイスダクト４の他端側は天井部まで立ち
上がっている。そして、天井部には車両左右（幅）方向
に延びる天井吹出ダクト部５を形成し、この天井吹出ダ
クト部５に、後席側乗員の頭部に向けて車両後方側へ空
気を吹き出す複数のフェイス吹出口６が形成されてい
る。

【００６１】また、フット用吹出開口部２５には、フッ
トダクト７の一端（上端部）が連結されており、このフ
ットダクト７は、図１に示すように空調ケース１３の底
面部から車両前方側へ延びている。そして、フットダク
ト７の先端部に、車両床面上で車両左右（幅）方向に延
びる足元吹出ダクト部８を形成し、この足元吹出ダクト
部８に後席側の乗員足元に向けて空気を吹き出す複数の
フット吹出口９が形成されている。なお、フット吹出口
９は、空気を車両前後の両方向へ吹き出す。

【００６２】ここで、空調ケース１３の内部に形成され
た空調空気の通路は、スクロールケーシング１７の出口
からフェイス用吹出開口部２３およびフット用吹出開口
部２５に至るまで、ファン１５の回転軸１５ａと直交す
る方向に延びている。従って、蒸発器、１９ヒータコ
ア、２０フェイス用吹出開口部２３およびフット用吹出
開口部２５は、ファン１５の回転軸１５ａと直交する方
向、すなわちファン１５の空気吹き出し方向に位置して
いる。

【００６３】また、２つの吹出開口部２３、２５の位置
関係は、次のようになっている。まず、フェイス用吹出
開口部２３およびフット用吹出開口部２５は、ファン１
５の回転方向にずらして配置されている。具体的には、
フェイス用吹出開口部２３は、フット用吹出開口部２５
よりも、スクロールケーシング１７のノーズ部（巻始め
部）１７ｃおよび巻終わり部１７ｄのうち、ノーズ部１
７ｃ側に位置している。一方、フット用吹出開口部２５
はフェイス用吹出開口部２３よりもスクロールケーシン
グ１７の巻終わり部１７ｄ側に位置している。

【００６４】また、巻終わり部１７ｄの接線ａを基準に
すると、フェイス用吹出開口部２３は巻終わり部１７ｄ
の接線ａよりもノーズ部１７ｃ側に位置し、フット用吹
出開口部２５は巻終わり部１７ｄの接線ａよりも反ノー
ズ部１７ｃ側に位置している。

【００６５】次に、上記構成において本実施形態の作動
を説明する。後席側空調ユニット１２において、送風機
１４のモータ１６に通電してファン１５を作動させる
と、吸入口１７ａから吸入された車室内空気（内気）が
径外方側に向けて吹き出される。

【００６６】ファン１５から吹き出された空気のうち、
スクロール巻き角θの範囲に吹き出された空気は、スク
ロールケーシング１７によって整流されて吹出側通路１
８に吹き出される。そして、その空気流ｂは巻終わり部
１７ｄの接線ａよりも若干ノーズ部１７ｃ側に向かって
旋回しつつ流れ、従って、主に蒸発器１９の下方から中
央の領域に向かって流れる。また、ファン１５から吹き
出された空気のうち、スクロールケーシング１７の出口
部に直接吹き出された空気流ｃは、蒸発器１９の上方の
領域に向かって流れる。

【００６７】ファン１５から吹き出されたそれらの空気
は蒸発器１９を通過して冷却され、冷風となる。エアミ
ックスドア２２の中間開度領域では、一部の冷風が冷風
通路２１を通過し、残りの冷風がヒータコア２０を通過
して温風となる。そして、エアミックスドア２２により
冷風と温風の風量割合を調節して、車室内への吹出空気
の温度を調整する。

【００６８】フェイスドア２４およびフットドア２６を
図２の実線位置に操作すると、フェイス用吹出開口部２
３が開口され、フット用吹出開口部２５が閉塞されるの
で、フェイスモードが設定される。すると、フェイス用
吹出開口部２３からフェイスダクト４を通ってフェイス
吹出口６のみから空調風を後席乗員の頭部側へ向けて吹
き出す。なお、フェイスモードにおいて、最大冷房時
（クールダウン時等）には、エアミックスドア２２は図
２の実線位置に操作されてヒータコア２０側の通路を閉
じ、蒸発器１９を通過した冷風は全て冷風通路２１を通
過する。

【００６９】次に、フェイスドア２４およびフットドア
２６を図２の実線位置から反時計方向に回動して図２の
一点鎖線位置に移動させると、フット用吹出開口部２５
が開口され、フェイス用吹出開口部２３が閉塞されるの
で、フットモードが設定される。すると、フット用吹出
開口部２５からフットダクト７を通ってフット吹出口９
のみから空調風を後席乗員の足元側へ向けて吹き出す。
なお、フットモードにおいて、最大暖房時には、エアミ
ックスドア２２は図２の実線位置から図２の一点鎖線位
置に操作されて冷風通路２１を閉じ、蒸発器１９を通過
した冷風は全てヒータコア２０を通過する。

【００７０】次に、フェイスドア２４およびフットドア
２６を図２の実線位置と一点鎖線位置の中間位置に操作
すると、フェイス用吹出開口部２３とフット用吹出開口
部２５の両方が同時に略半開状態に開口されてバイレベ
ルモードが設定される。すると、フェイス用吹出開口部
２３およびフット用吹出開口部２５から、両ダクト４、
７を経由して、両吹出口６、９から同時に空調風を吹き
出すことができる。

【００７１】次に、上記第１実施形態の特徴について説
明する。

【００７２】ところで、スクロール巻き角θが大きい
（例えば３１０°程度）場合、スクロールケーシング１
７の出口面積が小さくなり、スクロールケーシング１７
の出口から蒸発器１９に至る間の吹出側通路１８の面積
が急拡大するため、通路面積急拡大による圧損が発生す
る。また、スクロール巻き角θが極めて小さい（例えば
１８０°以下）場合、スクロールケーシング１７の出口
で吹出空気が広角度に広がり、スクロールケーシング１
７の出口から蒸発器１９さらにはヒータコア２０に至る
間で吹出側通路１８の面積が急縮小するため、通路面積
急縮小による圧損が発生する。一方、通路面積の急拡大
や急縮小を避けようとすると、通路長さを長くする必要
があるため、空調ケース１３が大型化してしまうという
問題が生じる。

【００７３】これに対し、本実施形態のようにスクロー
ル巻き角θを２１０°程度に設定した場合、スクロール
ケーシング１７の出口面積や空気の吹出角度範囲が適切
な範囲に収まり、上記の通路面積の急拡大や急縮小によ
る問題（圧損、空調ケース１３の大型化）が発生しな
い。

【００７４】また、蒸発器１９を円弧状に湾曲させたこ
とにより蒸発器１９の通風面積を大きくすることがで
き、これにより、圧損低減を図ることができる。しか
も、円弧状に湾曲させた蒸発器１９をファン１５の外周
面に概略沿うようにして配置しているため、蒸発器１９
とファン１５とを近接させて、蒸発器１９およびファン
１５の設置スペースを小さくすることができる。

【００７５】また、図１２に示すように、前向きファン
はスクロール巻き角θが２９０°以下ではファン効率が
著しく低下するが、本実施形態ではスクロール巻き角θ
によるファン効率の変化が少ない後向きファンを用いる
ことにより、スクロール巻き角θの小さい送風機１４で
も比較的高いファン効率を確保することができる。

【００７６】そして、車両用空調装置において多用され
るスクロール巻き角θが３１０°程度でかつ前向きファ
ンを使用する送風機と比較して、本実施形態ではファン
効率の低下はあるものの、上記のような圧損低減効果に
よりファン効率の低下分を補って、スクロール巻き角θ
が３１０°程度でかつ前向きファンを使用する送風機と
同等以上の風量を確保することができる。

【００７７】また、図１１に示すように、スクロール巻
き角θの小さな送風機においては吹出開口部の位置によ
って吹出風量が大きく変わることが明らかになったが、
本実施形態では、フェイス用吹出開口部２３を、フット
用吹出開口部２５よりも、スクロールケーシング１７の
ノーズ部１７ｃおよび巻終わり部１７ｄのうちノーズ部
１７ｃ側に位置させたことにより、フェイスモード時の
フェイス用吹出開口部２３からの吹出風量を、フットモ
ード時のフット用吹出開口部２５からの吹出風量より
も、多くすることができる。

【００７８】また、フェイス用吹出開口部２３を、各空
気流ｂ、ｃの流れ方向、すなわち巻終わり部１７ｄの接
線ａよりもノーズ部１７ｃ側に位置させているため、各
空気流ｂ、ｃはフェイス用吹出開口部２３に向かってス
ムーズに流れ、従って、フェイスモード時のフェイス用
吹出開口部２３からの吹出風量がさらに多くなる。

【００７９】また、ファン１５から吹き出されて蒸発器
１９に向かう空気は、ファン１５の回転軸１５ａと直交
する面と平行に流れる。一方、チューブ１９ｆの管壁面
１９ｈを、ファン１５の回転軸１５ａと直交する面に対
して略平行にしているため、管壁面１９ｈ間に形成され
る主空気通路１９ｄも、ファン１５の回転軸１５ａと直
交する面に対して略平行になっている。従って、ファン
１５から吹き出されて蒸発器１９に向かう空気の流れの
向きと主空気通路１９ｄとが略平行になり、蒸発器１９
内を通過するときに生じる送風空気の圧損を少なくする
ことができる。

【００８０】また、チューブ１９ｆの長手方向（冷媒流
れ方向）が概略車両上下方向になるようにして、タンク
部１９ｂ、１９ｃが車両上下方向に配置されるようにし
ているため、後席側空調ユニット１２の車両左右方向寸
法を小さくすることができ、本ユニット１２のように車
両左右方向寸法が小さい空間に配置される場合に有利で
ある。

【００８１】また、円弧状に湾曲した蒸発器１９は、直
方体の蒸発器を製造後、曲げ加工して製造することがで
きるため、円弧状に湾曲した蒸発器１９と直方体の蒸発
器の製造設備を共用することができ、設備費の低減を図
ることができる。

【００８２】上記のように、本実施形態によれば、スク
ロール巻き角θを小さくした場合の問題（ファン効率の
低下、最大吹出風量不足）を解消することができるた
め、空調ユニットの小型化を図りつつ、最大冷房時の風
量を確保することができる。

【００８３】（第２実施形態）次に、図８に示す第２実
施形態について説明する。なお、上記の第１実施形態と
同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、それらの
部分についての説明は省略する。

【００８４】上記の第１実施形態では、円弧状に湾曲し
た１つの蒸発器１９をファン１５の外周面に概略沿うよ
うに配置したが、本実施形態では、３つに分割した直方
体の蒸発器３０〜３２をファン１５の外周面に概略沿う
ように湾曲配置している。これによっても、第１実施形
態と同様に、圧損を低減し、設置スペースを小さくする
ことができるとともに、直方体であるために、第１実施
形態の蒸発器１９よりも製造が容易である。なお、第１
〜第３蒸発器３０〜３２は、それぞれの蒸発器が、熱交
換部３０ａ、３１ａ、３２ａと、冷媒入口側タンク部３
０ｂ、３１ｂ、３２ｂと、冷媒出口側タンク部３０ｃ、
３１ｃ、３２ｃとを有する。

【００８５】また、上記の第１実施形態では、エアミッ
クスドア２２により冷風と温風の風量割合を調節して吹
出空気の温度を調整するようにしたが、本実施形態で
は、ヒータコア２０へ温水を循環する温水配管の途中に
配置した温水流量調整弁３３により、温水通路の開度を
可変してヒータコア２０への温水流量を調整することに
より、ヒータコア２０での空気加熱量を調整して、吹出
空気の温度を調整するようにしている。ヒータコア２０
は略垂直に設置され、車両エンジンからの温水は車両下
方側のタンク部２０ｂに流入し、熱交換部２０ａのチュ
ーブ内を通過して、車両上方側のタンク部２０ｃに流入
するようになっている。

【００８６】さらに、本実施形態では、２つのフェイス
用吹出開口部３４、３５を設けている。ヒータコア２０
よりも空気流れ下流側に位置する第１フェイス用吹出開
口部３４は、第１フェイスドア（吹出モード切替ドア）
３６にて開閉される。一方、第２フェイス用吹出開口部
３５は、第１〜第３蒸発器３０〜３２よりも空気流れ下
流側で、かつヒータコア２０と並列に配置され、ヒータ
コア２０をバイパスして冷風をフェイスダクト４側に流
すようになっている。この第２フェイス用吹出開口部３
５を開閉する第２フェイスドア（吹出モード切替ドア）
３７は、フェイスモード時に第２フェイス用吹出開口部
３５を全開する。

【００８７】そして、フェイスモード時には、第１、第
２フェイスドア３６、３７およびフットドア２６は図８
の実線位置に操作され、蒸発器１９を通過した冷風は２
つのフェイス用吹出開口部３４、３５を通過し、後席乗
員の頭部側へ向けて吹き出される。

【００８８】ここで、本実施形態では、２つのフェイス
用吹出開口部３４、３５を巻終わり部１７ｄの接線ａよ
りもノーズ部１７ｃ側に位置させているため、フェイス
モード時の両フェイス用吹出開口部３４、３５からの吹
出風量を、フットモード時のフット用吹出開口部２５か
らの吹出風量よりも多くすることができる。

【００８９】（第３実施形態）次に、図９に示す第３実
施形態について説明する。なお、上記の第１または第２
実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付
し、それらの部分についての説明は省略する。

【００９０】本実施形態では、１つの直方体の蒸発器４
０を用い、スクロールケーシング１７の出口側の吹出側
通路１８にこの蒸発器４０を配設している。また、この
蒸発器４０は、車両上方側の冷媒入口側タンク部４０ｂ
が車両下方側の冷媒出口側タンク部４０ｃよりも車両前
方側に位置するように、傾斜配置されている。なお、４
０ａは熱交換部である。

【００９１】また、本実施形態では、第２実施形態と同
様に、温水流量調整弁３３によりヒータコア２０への温
水流量を調整して吹出空気の温度を調整するようにして
いる。

【００９２】さらに、本実施形態では、フェイス用吹出
開口部２３およびフット用吹出開口部２５が、共に、ヒ
ータコア２０の空気流れ下流側に配置されている。従っ
て、いずれの吹出モードにおいても、ファン１５からの
吹出空気は、蒸発器４０およびヒータコア２０を通過し
た後、各吹出開口部２３、２５に至る。

【００９３】また、本実施形態ではスクロール巻き角θ
を１８０°に近い値（ただし、θ＞１８０°）に設定し
たことも関連して、フェイス用吹出開口部２３およびフ
ット用吹出開口部２５は、共に、巻終わり部１７ｄの接
線ａよりもノーズ部１７ｃ側に位置している。ただし、
フェイス用吹出開口部２３はフット用吹出開口部２５よ
りもスクロールケーシング１７のノーズ部（巻始め部）
１７ｃ側に位置しているため、フェイスモード時のフェ
イス用吹出開口部２３からの吹出風量を、フットモード
時のフット用吹出開口部２５からの吹出風量よりも多く
することができる。

【００９４】（他の実施形態）上記の第１〜第３実施形
態は、いずれも後席側空調ユニット１２に関するもので
あるが、本発明は前席側空調ユニット１０にも適用する
ことができる。

【００９５】上記第１実施形態では、フィン１９ｇの折
り重ねられた板面に斜めに切り起こされるルーバのフィ
ン１９ｇの板面に対する角度（以下、ルーバ角度とい
う）を特に規定しなかったが、ファン１５からフェイス
用吹出開口部２３へ向かう主流の方向に対して略平行と
なるようにルーバを切り起こしてもよい。これによる
と、フェイス用吹出開口部２３へ向かって空気がスムー
ズに流れやすくなり、圧損が小さくなる。

【００９６】また、フェイス側の要求吹出風量とフット
側の要求吹出風量との差があまり大きくない場合には、
フット用吹出開口部２５へ向かう主流に対して略平行と
なるようにルーバを切り起こしてもよい。

【００９７】また、蒸発器１９の位置によって、例え
ば、蒸発器１９においてフェイス用吹出開口部２３に近
い側とフット用吹出開口部２５に近い側とで、ルーバ角
度を変えてもよい。

【００９８】また、上記第１実施形態ではフィン１９ｇ
を備える積層型の蒸発器１９を示したが、フィン１９ｇ
を備えないタイプの積層型蒸発器（フィンレス蒸発器）
を用いることができる。

【００９９】また、プレートフィンタイプの蒸発器（ア
ルミニウム等の薄板にルーバを切り起こし、これに冷媒
が流れる例えばアルミニウム製のパイプを多数貫通させ
て接合したタイプ）を用いることもできる。

【０１００】また、フェイス側の風量をより増やすため
に、あるいはフェイス側の要求吹出風量とフット側の要
求吹出風量との差があまり大きくない場合には風速分布
を改良してフット側の風量を増やすために、スクロール
ケーシング１７から蒸発器１９にかけての領域（具体的
には吹出側通路１８）に、ファン１５から蒸発器１９に
向かう空気の流れ方向を変えるためのエアガイドを設け
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の車両搭載状態を示す車
両全体の概略透視図である。

【図２】図１の後席側空調ユニットの概要を示す車両前
後方向の断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ矢視図である。

【図５】図２のファンおよびスクロールケーシングの模
式的な構成図である。

【図６】図５のスクロールケーシングの要部の拡大構成
図である。

【図７】図２のＤ矢視図である。

【図８】第２実施形態による後席側空調ユニットの概要
を示す車両左右方向の断面図である。

【図９】第３実施形態による後席側空調ユニットの概要
を示す車両左右方向の断面図である。

【図１０】本発明者らが小型化検討のために試作した空
調ユニットの概略構成を示す断面図である。

【図１１】図６の空調ユニットによる実験結果を示すも
ので、ファンの全圧と２つの吹出開口部からの吹出風量
との関係を示す図である。

【図１２】ファン効率とスクロール巻き角との関係を示
す図である。

【符号の説明】

１３…空調ケース、１４…送風機、１５…遠心式ファ
ン、１７…スクロールケーシング、１７ｃ…巻始め部、
１７ｄ…巻終わり部、２３、３４、３５…フェイス用吹
出開口部（大風量吹出開口部）、２５…フット用吹出開
口部（小風量吹出開口部）、２４、２６、３６、３７…
吹出モード切替ドア。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤功治愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3H034 AA02 AA18 BB02 BB06 BB20 CC01 CC03 DD08 DD12 DD26 EE12 EE18 3L011 BF00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空調空気の通路を形成する空調ケース
（１３）と、前記通路に空調空気を送風する送風機（１４）と、前記空調ケース（１３）に形成され、車室内の異なる部
位に空調空気を吹き出す複数の吹出開口部（２３、２
５、３４、３５）と、前記複数の吹出開口部（２３、２５、３４、３５）を開
閉して吹出モードを切り替える吹出モード切替ドア（２
４、２６、３６、３７）とを備え、前記送風機（１４）は、遠心式ファン（１５）と、この
遠心式ファン（１５）を内蔵するスクロールケーシング
（１７）とを有する車両用空調装置において、前記遠心式ファン（１５）を後向きファンとし、前記複数の吹出開口部（２３、２５、３４、３５）のう
ち要求吹出風量の大きい大風量吹出開口部（２３、３
４、３５）を、要求吹出風量の小さい小風量吹出開口部
（２５）よりも、前記スクロールケーシング（１７）の
巻始め部（１７ｃ）および巻終わり部（１７ｄ）のうち
前記巻始め部（１７ｃ）側に配置したことを特徴とする
車両用空調装置。
【請求項２】前記通路は、少なくとも前記送風機（１
４）から前記複数の吹出開口部（２３、２５、３４、３
５）に至るまで、前記遠心式ファン（１５）の回転軸
（１５ａ）と直交する方向に延びていることを特徴とす
る請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】前記大風量吹出開口部（２３、３４、３
５）は、前記巻終わり部（１７ｄ）の接線（ａ）より
も、前記巻始め部（１７ｃ）側に配置されていることを
特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】前記大風量吹出開口部は、車室内の乗員
頭部に向けて空調空気を吹き出すフェイス用吹出開口部
（２３、３４、３５）であることを特徴とする請求項１
ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項５】前記スクロールケーシング（１７）のス
クロール巻き角（θ）を１８０°〜２９０°に設定した
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記
載の車両用空調装置。
【請求項６】空調空気を冷却する冷却用熱交換器（１
９、３０、３１、３２、４０）を、前記送風機（１４）
の空気流れ下流側に備えることを特徴とする請求項１な
いし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項７】空調空気を加熱する暖房用熱交換器（２
０）を、前記冷却用熱交換器（１９、３０、３１、３
２、４０）の空気流れ下流側に備えることを特徴とする
請求項６に記載の車両用空調装置。
【請求項８】前記冷却用熱交換器（１９、３０、３
１、３２、４０）は、前記遠心式ファン（１５）の外周
面に沿って湾曲配置されていることを特徴とする請求項
６または７に記載の車両用空調装置。
【請求項９】前記冷却用熱交換器は、円弧状に形成さ
れた１つの熱交換器（１９）で構成されていることを特
徴とする請求項８に記載の車両用空調装置。
【請求項１０】前記冷却用熱交換器は、複数個の直方
体の熱交換器（３０、３１、３２）で構成されているこ
とを特徴とする請求項８に記載の車両用空調装置。
【請求項１１】前記冷却用熱交換器（１９、３０、３
１、３２、４０）は、冷媒通路が形成された多数の偏平
のチューブ（１９ｆ）を有し、前記チューブ（１９ｆ）
の偏平な管壁面（１９ｈ）を対向させて前記チューブ
（１９ｆ）が多数積層され、対向する前記管壁面（１９
ｈ）の間に前記空調空気が通過する主空気通路（１９
ｄ）が形成され、前記管壁面（１９ｈ）が前記遠心式フ
ァン（１５）の回転軸（１５ａ）と直交する面に対して
略平行になっていることを特徴とする請求項６ないし１
０のいずれか１つに記載の車両用空調装置。