JP2009269439A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心式ファンを備える車両用空調装置において、スクロールケーシングの周壁から吸い込み口に至る間の通風抵抗を減少させる。
【解決手段】スクロールケーシング２１の巻き始め部２１０を巻き終わり部２１１よりも車両前方側に位置させることにより、周壁側吸入空気通路２３０ａは、スクロールケーシング２１の周壁２１６の外側のうち巻き始め部２１０に近い位置（すなわち、スクロール半径が小さい領域）に設けられる。したがって、スクロールケーシング２１の周壁２１６から吸い込み口中心までの距離が短くなり、スクロールケーシング２１の周壁２１６から吸い込み口２１４に至る間の通風抵抗が減少する。
【選択図】図１

Description

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ある。

特許文献１に記載された従来の車両空調装置は、図５に示すように、室内空調ユニット１として、遠心式ファン２０により送風する送風ユニット２および送風空気の温度を調整する空調ユニット３を備えている。この遠心式ファン２０は、車両の左右方向に延びる回転軸に固定され、車両の左側から見たときに反時計回りに回転するようになっている。

遠心式ファン２０を収容するスクロールケーシング２１は、巻き始め部２１０が巻き終わり部２１１よりも車両後方側に位置し、車両の左側から見たときに反時計回りに沿ってスクロール半径が大きくなっており、スクロールケーシング２１内の渦巻き状の渦巻き空気通路２１２から下方に向かって送風空気が吹き出されるように構成されている。

遠心式ファン２２に空気を取り入れるための吸い込み口がスクロールケーシング２１の側壁に形成され、スクロールケーシング２１の側壁および周壁２１６は吸入側ケース２３に覆われ、吸い込み口へ向かって空気が流れる吸入空気通路２３０がスクロールケーシング２１と吸入側ケース２３との間に形成されている。より詳細には、吸入空気通路２３０は、スクロールケーシング２１の周壁２１６の外側に位置する周壁側吸入空気通路２３０ａと、スクロールケーシングの側壁の外側に位置する側壁側吸入空気通路とからなる。そして、空気は、周壁側吸入空気通路２３０ａから側壁側吸入空気通路を通って吸い込み口に流れるようになっている。

スクロールケーシング２１および吸入側ケース２３の車両後方側には、送風空気をデフロスタ吹き出し口５２に導くデフロスタダクト４２が近接して配置されている。このデフロスタダクト４２の設置スペースを確保するために、スクロールケーシング２１の周壁２１６の外側のうち車両後方側の部位には周壁側吸入空気通路２３０ａが設けられていない。すなわち、周壁側吸入空気通路２３０ａは、スクロールケーシング２１の周壁２１６の外側のうち、車両前方側の部位ないしは車両上方側の部位に設けられている。

また、他の従来の車両空調装置として、巻き始め部から巻き終わり部にかけて渦巻き空気通路が回転軸方向外方へ拡大するように形成された縦拡がり部を、スクロールケーシングの側壁に設けた車両空調装置が知られている。この縦拡がり部により、遠心式ファンから径方向の外側に向けて吹き出される空気を渦巻き空気通路の出口側へ向かってスムーズに案内して、渦巻き空気通路での圧力損失の低減や送風騒音の低減を図ることができる。
国際公開第２００７／０７４８７８号パンフレット

ところで、巻き始め部２１０から巻き終わり部２１１にかけてスクロール半径が大きくなるため、スクロールケーシング２１の周壁２１６から吸い込み口までの距離（すなわち、図２の側壁側吸入空気通路の長さＬ）は、巻き始め部２１０よりも巻き終わり部２１１側が長くなる。そして、前述したように、特許文献１に記載された従来の空調装置においては、周壁側吸入空気通路２３０ａは、スクロールケーシング２１の周壁２１６の外側のうち、車両前方側の部位ないしは上方側の部位に設けられている。これらの部位は巻き終わり部２１１に近く、スクロールケーシング２１の周壁２１６から吸い込み口までの距離が長いため、スクロールケーシング２１の周壁２１６から吸い込み口に至る間の通風抵抗が大きくなるという問題があった。

また、例えば特許文献１に記載された従来の空調装置に、他の従来の車両空調装置における縦拡がり部の構成を組みあわせた場合には、通風抵抗がさらに大きくなるという問題が発生する。すなわち、縦拡がり部は回転軸方向外方（すなわち側壁側吸入空気通路側）へ突出するため、側壁側吸入空気通路が狭くなる。より詳細には、巻き始め部２１０よりも巻き終わり部２１１側の方が、側壁側吸入空気通路がより狭くなる。そして、前述したように、特許文献１に記載された従来の空調装置においては、周壁側吸入空気通路２３０ａが設けられた部位は巻き終わり部２１１に近いため、空気は通路が最も狭くなった領域の側壁側吸入空気通路を通って吸い込み口に流れることになり、したがってスクロールケーシング２１の周壁２１６から吸い込み口に至る間の通風抵抗が大きくなる。

本発明は上記点に鑑みて、遠心式ファンを備える車両用空調装置において、スクロールケーシングの周壁から吸い込み口に至る間の通風抵抗を減少させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両の左右方向に延びる回転軸（２２０）に固定されるとともに、回転軸方向から空気を吸入して径方向の外側に向けて空気を吹き出す遠心式ファン（２０）と、遠心式ファン（２０）を収容するとともに、遠心式ファン（２０）から吹き出される空気を案内する渦巻き状の渦巻き空気通路（２１２）を形成するスクロールケーシング（２１）と、スクロールケーシング（２１）の側壁（２１３）に形成され、遠心式ファン（２０）に空気を取り入れるための吸い込み口（２１４）、スクロールケーシング（２１）を覆うとともに、吸い込み口（２１４）へ向かって空気が流れる吸入空気通路（２３０）をスクロールケーシング（２１）との間に形成する吸入側ケース（２３）と、渦巻き空気通路（２１２）を通過後の送風空気と熱交換する熱交換器（３０１、３０３）と、熱交換器（３０１、３０３）を収容するとともに、渦巻き空気通路（２１２）を通過後の送風空気が流れる熱交換部空気通路（３００）を形成する熱交換部ケース（３０）と、送風空気を車室内に向けて吹き出す吹き出し口（５２）と、スクロールケーシング（２１）および吸入側ケース（２３）の車両後方側に近接して配置されるとともに、熱交換後の送風空気を吹き出し口（５２）に導くダクト（４２）とを備え、スクロールケーシング（２１）の巻き始め部（２１０）がスクロールケーシング（２１）の巻き終わり部（２１１）よりも車両前方側に位置していることを特徴とする。

これによると、巻き始め部（２１０）が巻き終わり部（２１１）よりも車両前方側に位置しているため、スクロールケーシング（２１）の周壁（２１６）の外側に位置する周壁側吸入空気通路（２３０ａ）は、スクロールケーシング（２１）の周壁（２１６）の外側のうち巻き始め部（２１０）に近い位置（すなわち、スクロール半径が小さい領域）に設けられることになる。したがって、スクロールケーシング（２１）の周壁（２１６）から吸い込み口（２１４）までの距離（Ｌ）が短くなり、スクロールケーシング（２１）の周壁（２１６）から吸い込み口（２１４）に至る間の通風抵抗が減少する。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用空調装置において、スクロールケーシング（２１）は、巻き始め部（２１０）から巻き終わり部（２１１）にかけて渦巻き空気通路（２１２）が回転軸方向外方へ拡大するように形成された縦拡がり部（２１５）を備えることを特徴とする。

このように縦拡がり部（２１５）を設けた場合にも、通風抵抗の増加を抑制することができる。すなわち、周壁側吸入空気通路（２３０ａ）が設けられる巻き始め部（２１０）に近い位置では、縦拡がり部（２１５）の回転軸方向外方への突出量が小さいため、周壁側吸入空気通路（２３０ａ）から側壁側吸入空気通路（２３０ｂ）に繋がる部位での通路面積の減少度合いが小さく、したがって、通風抵抗の増加が抑制される。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の車両用空調装置において、車両の左側から見たときの遠心式ファン（２０）の回転向きは時計回りであり、巻き始め部（２１０）は回転軸（２２０）よりも下方側に位置していることを特徴とする。

これによると、周壁側吸入空気通路（２３０ａ）は回転軸（２２０）よりも下方側の部位にも設けられて、周壁側吸入空気通路（２３０ａ）の範囲が広くなるため、通風抵抗が減少する。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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。

本発明の一実施形態について説明する。図１は一実施形態に係る車両用空調装置を模式的に示す車両左右方向の中央位置での断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、図１、図２における上下前後左右の矢印は車両搭載状態における方向を示す。

室内空調ユニット１は、車室内前部の計器盤１００の内側で、且つ、車両のエンジンルームと車室内とを仕切る隔壁部材１０１のすぐ後方部に配置されている。また、室内空調ユニット１は、車両左右方向の略中央部に配置されている。さらに、室内空調ユニット１は、送風ユニット２と空調ユニット３からなり、送風ユニット２は空調ユニット３よりも上方に配置されている。

送風ユニット２は、２つのファン２０をスクロールケーシング２１内に収容し、２つのファン２０を１つの電動機２２により回転駆動するようになっている。

電動機２２は、スクロールケーシング２１と一体のリブ（図示せず）により保持されている。電動機２２の回転軸２２０は、電動機２２の両側に突出するとともに、車両左右方向に延びている。ファン２０は、電動機２２の両側に１つずつ配置されて、回転軸２２０に固定されている。ファン２０は、回転軸方向の両側から空気を吸入して径方向の外側に向けて空気を吹き出す両吸込式の遠心式ファンである。また、ファン２０の回転向きは、図１の矢印Ｂで示すように、車両の左側から見たときに時計回りである。

スクロールケーシング２１は、２つのスクロールケーシング部２１ａ、２１ｂを備えている。各スクロールケーシング部２１ａ、２１ｂは、巻き始め部２１０から巻き終わり部２１１にかけてスクロール半径が大きくなる渦巻き状の渦巻き空気通路２１２を備えており、渦巻き空気通路２１２にファン２０が収容されている。

巻き始め部２１０は、回転軸２２０よりも下方側に位置するとともに、回転軸２２０よりも僅かに車両後方側に位置している。巻き終わり部２１１は、回転軸２２０よりも下方側に位置するとともに、巻き始め部２１０よりもさらに車両後方側に位置している。

そして、渦巻き空気通路２１２の空気流れ下流端は、スクロールケーシング２１内において下方側に位置しており、ファン２０から吹き出された空気は渦巻き空気通路２１２を通って下方に向かって吹き出されて、空調ユニット３の熱交換部ケース３０内に形成された熱交換部空気通路３００に流入するようになっている。

各スクロールケーシング部２１ａ、２１ｂの左右両側の側壁２１３には、ファン２０に空気を取り入れるための吸い込み口２１４が形成されている。また、各スクロールケーシング部２１ａ、２１ｂの左右両側の側壁２１３のうち、２つのファン２０の間に位置する内側側壁には、巻き始め部２１０から巻き終わり部２１１にかけて渦巻き空気通路２１２が回転軸方向外方へ拡大するように形成された縦拡がり部２１５を備えている。

スクロールケーシング２１は、吸入側ケース２３によって覆われており、スクロールケーシング２１と吸入側ケース２３との間に吸入空気通路２３０が形成されている。より詳細には、吸入空気通路２３０は、スクロールケーシング２１の周壁２１６の外側に位置する周壁側吸入空気通路２３０ａと、スクロールケーシング２１の側壁２１３の外側に位置する側壁側吸入空気通路２３０ｂとからなる。

吸入側ケース２３の端部には、内気導入口と外気導入口とを開閉する内外気切替箱（図示せず）が接続され、この内外気切替箱から導入された空気（内気または外気）は、周壁側吸入空気通路２３０ａから側壁側吸入空気通路２３０ｂを通って吸い込み口２１４に流れ、吸い込み口２１４からファン２０に吸入されるようになっている。

空調ユニット３の熱交換部ケース３０内部のうち車両前方側に、冷房用熱交換器をなす蒸発器３０１が配置されている。この蒸発器３０１は、周知のように蒸気圧縮式冷凍機の低圧側熱交換器であり、通過空気から低圧冷媒が吸熱して蒸発することにより、この通過空気を冷却する。熱交換部ケース３０内において蒸発器３０１の空気流入面に、空気中の塵埃を捕集するフィルタ３０２が配置されている。

熱交換部ケース３０内において蒸発器３０１の空気流れ下流側に、ヒータコア３０３が配置されている。より詳細には、ヒータコア３０３は、蒸発器３０１よりも車両後方側に配置されている。また、熱交換部ケース３０内においてヒータコア３０３の上方に、ヒータコア３０３をバイパスして蒸発器通過空気（冷風）が流れるバイパス通路３０４が形成されている。なお、ヒータコア３０３は、車両エンジン（図示せず）からの温水（エンジン冷却水）により通過空気を加熱する暖房用熱交換器である。

蒸発器３０１とヒータコア３０３との間の空間には、エアミックスドア３０５が配置されている。このエアミックスドア３０５は、ヒータコア３０３側通風路の開口面積およびバイパス通路３０４側の開口面積を調整するものであり、これにより、ヒータコア３０３を通過する温風とバイパス通路３０４を通過する冷風との風量割合を調整して空気の温度を調整する。

この温度調整された空気は、熱交換部ケース３０から分岐されたダクト４０〜４２を介して、吹き出し口５０〜５２から車室内に向けて吹き出される。具体的には、フットダクト４０を介して導かれた空気は、フット吹き出し口５０から前席乗員の足元側へ吹き出される。フェイスダクト４１を介して導かれた空気は、フェイス吹き出し口５１から前席乗員の顔部側へ吹き出される。デフロスタダクト４２を介して導かれた空気は、デフロスタ吹き出し口５２から前面窓ガラス１０２の内面に向けて吹き出される。デフロスタダクト４２は、スクロールケーシング２１および吸入側ケース２３における車両後方側部位および上方側部位に近接して配置されている。

熱交換部ケース３０内には、熱交換部空気通路３００とフットダクト４０内の通路との間を開閉するフットドア３１０、熱交換部空気通路３００とフェイスダクト４１内の通路との間を開閉するフェイスドア３１１、および、熱交換部空気通路３００とデフロスタダクト４２内の通路との間を開閉するデフロスタドア３１２が配置されている。そして、各ドア３１０〜３１２は選択された吹き出しモードに応じてその回動位置が制御され、これにより、温度調整された空気は、３つの吹き出し口５０〜５２のうちの１つの吹き出し口あるい複数の吹き出し口から吹き出される。

本実施形態では、巻き始め部２１０が巻き終わり部２１１よりも車両前方側に位置しているため、周壁側吸入空気通路２３０ａは、スクロールケーシング２１の周壁２１６の外側のうち巻き始め部２１０に近い位置（すなわち、スクロール半径が小さい領域）に設けられることになる。したがって、スクロールケーシング２１の周壁２１６から吸い込み口２１４中心までの距離Ｌが短くなり、スクロールケーシング２１の周壁２１６から吸い込み口２１４に至る間の通風抵抗が減少する。

また、周壁側吸入空気通路２３０ａが設けられる巻き始め部２１０に近い位置では、縦拡がり部２１５の回転軸方向外方への突出量が小さいため、周壁側吸入空気通路２３０ａから側壁側吸入空気通路２３０ｂに繋がる部位での通路面積の減少度合いが小さく、したがって、通風抵抗の増加が抑制される。

さらに、周壁側吸入空気通路２３０ａは回転軸２２０よりも下方側の部位にも設けられて、周壁側吸入空気通路２３０ａの範囲が広くなるため、通風抵抗が減少する。

なお、上記実施形態においては、２つのファン２０の間に位置する内側側壁に縦拡がり部２１５を設けたが、縦拡がり部２１５は、図３に示すように、各スクロールケーシング部２１ａ、２１ｂの左右両側の側壁２１３のうち、２つのファン２０に挟まれていない外側側壁に設けてもよいし、或いは、図４に示すように、内側側壁および外側側壁に設けてもよい。

（他の実施形態）
上記実施形態では、両吸込式の遠心式ファン２０を２つ用いた車両空調装置を示したが、本発明は、両吸込式の遠心式ファンを１つ用いた車両空調装置や、片吸込式の遠心式ファンを２つ用いた車両空調装置にも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用空調装置を模式的に示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態の変型例を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態の他の変型例を示す模式的な断面図である。 従来の車両用空調装置を模式的に示す断面図である。

符号の説明

２０ 遠心式ファン
２１ スクロールケーシング
２３ 吸入側ケース
３０ 熱交換部ケース
４２ ダクト
５２ 吹き出し口
２１０ 巻き始め部
２１１ 巻き終わり部
２１２ 渦巻き空気通路
２１３ 側壁
２１４ 吸い込み口
２２０ 回転軸
２３０ 吸入空気通路
３００ 熱交換部空気通路
３０１ 蒸発器（熱交換器）
３０３ ヒータコア（熱交換器）

Claims (10)

1. 車両の左右方向に延びる回転軸（２２０）に固定されるとともに、回転軸方向から空気を吸入して径方向の外側に向けて空気を吹き出す遠心式ファン（２０）と、
   前記遠心式ファン（２０）を収容するとともに、前記遠心式ファン（２０）から吹き出される空気を案内する渦巻き状の渦巻き空気通路（２１２）を形成するスクロールケーシング（２１）と、
   前記スクロールケーシング（２１）の側壁（２１３）に形成され、前記遠心式ファン（２０）に空気を取り入れるための吸い込み口（２１４）と、
   前記スクロールケーシング（２１）を覆うとともに、前記吸い込み口（２１４）へ向かって空気が流れる吸入空気通路（２３０）を前記スクロールケーシング（２１）との間に形成する吸入側ケース（２３）と、
   前記渦巻き空気通路（２１２）を通過後の送風空気と熱交換する熱交換器（３０１、３０３）と、
   前記熱交換器（３０１、３０３）を収容するとともに、前記渦巻き空気通路（２１２）を通過後の送風空気が流れる熱交換部空気通路（３００）を形成する熱交換部ケース（３０）と、
   送風空気を車室内に向けて吹き出す吹き出し口（５２）と、
   前記スクロールケーシング（２１）および前記吸入側ケース（２３）の車両後方側に近接して配置されるとともに、熱交換後の送風空気を前記吹き出し口（５２）に導くダクト（４２）とを備え、
   前記スクロールケーシング（２１）の巻き始め部（２１０）が前記スクロールケーシング（２１）の巻き終わり部（２１１）よりも車両前方側に位置していることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記スクロールケーシング（２１）は、前記巻き始め部（２１０）から巻き終わり部（２１１）にかけて前記渦巻き空気通路（２１２）が前記回転軸方向外方へ拡大するように形成された縦拡がり部（２１５）を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 車両の左側から見たときの前記遠心式ファン（２０）の回転向きは時計回りであり、
   前記巻き始め部（２１０）は前記回転軸（２２０）よりも下方側に位置し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。
4. 前記渦巻き空気通路（２１２）からの送風空気は下方に向かって吹き出されて前記熱交換部空気通路（３００）に流入するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
5. 前記遠心式ファン（２０）を２つ備え、
   前記スクロールケーシング（２１）は前記渦巻き空気通路（２１２）を２つ備え、
   前記２つの渦巻き空気通路（２１２）に前記遠心式ファン（２０）が１つずつ配置され、
   前記回転軸（２２０）を介して前記２つの遠心式ファン（２０）を駆動する１つの電動機（２２）を備え、前記電動機（２２）は前記２つの遠心式ファン（２０）の間に位置している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。
6. 前記スクロールケーシング（２１）は、前記巻き始め部（２１０）から巻き終わり部（２１１）にかけて前記渦巻き空気通路（２１２）が前記回転軸方向外方へ拡大するように形成された縦拡がり部（２１５）を備え、
   前記縦拡がり部（２１５）は、前記スクロールケーシング（２１）の側壁（２１３）のうち、前記２つの遠心式ファン（２０）の間に位置する内側側壁に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
7. 前記スクロールケーシング（２１）は、前記巻き始め部（２１０）から巻き終わり部（２１１）にかけて前記渦巻き空気通路（２１２）が前記回転軸方向外方へ拡大するように形成された縦拡がり部（２１５）を備え、
   前記縦拡がり部（２１５）は、前記スクロールケーシング（２１）の側壁（２１３）のうち、前記２つの遠心式ファン（２０）に挟まれていない外側側壁に設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の車両用空調装置。
8. 前記遠心式ファン（２０）は、回転軸方向の両側から空気を吸い込む両吸込式ファンであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
9. 前記スクロールケーシング（２１）、前記吸入側ケース（２３）、前記熱交換部ケース（３０）、および前記ダクト（４２）は、車両左右方向の略中央部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
10. 前記吹き出し口（５２）は、前面窓ガラス（１０２）に向けて送風空気を吹き出すことを特徴とする請求項１ないし９いずれか１つに記載の車両用空調装置。

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