JP2015522128A - 渦巻き形状のケーシングを備えた換気デバイス - Google Patents

Abstract

換気デバイス（１０）は、径方向に渦を巻いた形状のケーシング（１４）内に取り付けられたタービン（１２）を備え、ケーシング（１４）の周壁（２２）は、渦巻きの渦巻き舌部（２４）から先端（Ｅ２）までタービン（１２）の表面から漸進的に離れるように展開し、渦巻きの径方向の展開は、展開角度（ａｉ）によって定義される。渦巻き舌部（２４）の近傍における展開初期角度（ａ１）は、渦巻きの先端（Ｅ２）の近傍における展開最終角度（ａ２）よりも１．５倍以上、３倍以下大きく、その結果、ケーシング（１４）の周壁（２２）は、渦巻きの始点においてより急激に羽根から離れるように展開して、渦巻き舌部（２４）において生じる乱流を最小限に抑える。【選択図】図５

Description

本発明は、自動車両に取り付けられることが特に意図された、暖房、換気および／または空調すなわちＨＶＡＣ（Heating Ventilating Air Conditioning）用の装置のための換気デバイスに関する。

本発明は、より詳細には、分配回路を通じて車両の乗客空間の方へ空気を送ることが意図された遠心的な空気推進のための少なくとも１つの機構を備える換気デバイスに関する。遠心的推進機構は、羽根を備えた環状タービンを備えている。この環状タービンは、モータによって回転軸線を中心に回転駆動され、また一般的に、渦巻き形状のケーシングの中心に配置される。空気は、タービンによってケーシングの外部から軸線方向に取り込まれ、ケーシングによって形成された通路に沿って、排出口へ、すなわち、分配回路に連通している径方向空気移送口へ送られる。

通路は、羽根の外側部分によって形成されたタービンの回転の外表面と、所定の距離をおいてタービン羽根を囲んでいるケーシングの周壁の内面と、によって区切られる。ケーシングの周壁の径方向輪郭は、羽根の部分と周壁の内面との間の離隔距離の漸進的な変化をもたらすように、渦巻きで展開する。したがって、周壁は、タービンの周りでその方向に螺旋構造を形成し、この螺旋構造は、タービンの回転方向に展開する。

渦巻きの形状を形成するために、渦巻きの展開角度が定義され、この角度は、渦巻きの所定の点において、渦巻きの接線と、この点を通過する円の接線と、の間に形成される角度に対応しており、ここで、渦巻きの中心および前述の円の中心は、タービンの回転軸線によって形成される。

一般的に、タービンの回転方向に渦巻きを辿ってゆくと、展開角度が実質的に一定であり、それによって、タービンの羽根の外側部分と、周壁の内面と、の間隔の規則的な増加がもたらされることが分かる。

そのような換気デバイスを設計するためには、デバイスの効率、タービンによって提供される空気の収率および流量、全体サイズ、および、タービンとケーシングとの相対寸法、ならびに、発生される騒音公害などの、異なるパラメータを取り扱う必要がある。一般的に、利用可能な空間を最大限に利用するために、できるだけ小さいサイズのデバイスを有することが望ましく、また、騒音公害を発生する乱流域が生成されることをできるだけ避けることが望ましい。

従来技術のデバイスにおいて、様々な解決法や様々な折衷案が提案されてきたが、それらでは、サイズおよび騒音レベルに関して完全に満足のいく結果を得ることができない。

本発明は、特に、効率的で、サイズおよび騒音レベルに関して優れた換気デバイスを提案することによって、上述の問題を解決することが意図されている。

この目的のために、本発明は、自動車両の乗客空間の暖房、換気、および／または、空調用の装置のための換気デバイスを提案する。この換気デバイスは、径方向に渦を巻いた形状のケーシングの内部で回転軸線を中心に回転する、複数の羽根を有するタービンを備えている。ケーシングは、ケーシングの周壁によって区切られた渦巻き形状の区画の内部と連通している、空気吸入のための軸線方向口と空気移送のための径方向口とを備えている。ケーシングの周壁は、渦巻きの渦巻き舌部から先端まで、タービンの表面から徐々に離れるように展開し、渦巻きの径方向の展開は、展開角度によって定義される。この換気デバイスは、渦巻き舌部の近傍における展開初期角度が、渦巻きの先端の近傍における展開最終角度よりも１．５倍から３倍大きく、その結果、ケーシングの周壁が渦巻きの始めにおいて羽根からより急速に離れるように展開して、渦巻き舌部において生成される乱流を最小限に抑えることを特徴とする。

本出願人によって行われた試験は、本発明による換気デバイスの特性を組み合わせることによって、特に騒音レベルに関して著しく良好な結果が得られることを証明した。それは、強制空気の流率および流速を高く維持しながらも、望ましくない乱流を軽減することによって数デシベル（少なくとも３ｄＢ（Ａ））減じることができたからである。さらに、そうした良好な結果は、普遍的な外部サイズのケーシングを用いて、すなわち、ケーシングの外寸法を増大させることなく、得られた。

本発明による換気デバイスは、また、製造および組立が容易な構造を有しながらも、そうした良好な結果が得られるという利点を有しており、そのため、製造費用／効率の比率の面で特に有利である。

有利には、渦巻きの径方向の展開が以下の式によって定義される場合に、特に良好な結果が得られる。

上記式において、
Ｒ_ｖｉは、渦巻きの所定位置における渦巻きの半径であり、
Ｒ_ｔは、タービンの外半径であり、
ｄ_ｔｖは、タービンの羽根の外縁と渦巻き舌部との間の最小径方向距離であり、
θ_ｉは、回転軸線の周りで渦巻きの始端と渦巻きの所定位置とによって形成される角度であり、
ａ_１は、渦巻きの展開初期角度であり、
ａ_２は、渦巻きの展開最終角度であり、
θ_ｍａｘは、回転軸線の周りで渦巻きの始端と渦巻きの先端とによって形成される角度に対応する、渦巻き角度である。

本発明の他の有利な特性によれば、
− 渦巻き角度は、２９０度以上、３１５度以下であり、
展開初期角度は、３．５度以上、９度以下であり、
展開最終角度は、３度以上、５度以下であり、
− 渦巻きの周壁の軸線方向断面は、略Ｃ字状の輪郭、好ましくは長円形の輪郭を有し、
径方向移送口は、渦巻きの先端から径方向移送口まで延在する出口区間が漸進的に管を形成するように、丸みを帯びたまたは長円形の輪郭の軸線方向断面を有し、
渦巻きの軸線方向の展開の漸進的変化は、概して、渦巻きの径方向の展開の漸進的変化に追随し、
渦巻き舌部は、略長円形の輪郭を有し、
軸線方向面におけるタービンの外側輪郭は、タービンの軸線に略平行であり、
渦巻きの内周縁は、タービンの一部分を覆うとともに軸線方向吸入口を区切る径方向の延長部によって、軸線方向吸入口の側部に延長され、
ケーシングは、好ましくはプラスチック材料をモールドすることによって形成された２つのハーフシェルの形態で作られ、２つのハーフシェルは、タービンの軸線に対して垂直な接合面で互いに組み付けられる。

本発明の他の特性、目的、および利点は、添付の図面を参照しながら、非限定的な例として提示された以下の詳細な説明を読むことにより、明らかになるであろう。

本発明の教示による渦巻き形状のケーシングを備える換気デバイスを概略的に示す斜視図である。 ケーシングの内部およびタービンを見せるためにケーシングの一部分が取り除かれた、図１の図に類似した図である。 図１のケーシングの渦巻き舌部を示す軸線方向部分断面図である。 図の換気デバイスを示すとともにケーシングの周壁の輪郭を示す、面４−４に沿った軸線方向断面図である。 図１の換気デバイスを示すとともに渦巻きの展開の各角度を示す、上から見た図である。

図１から図５は、本発明の教示に従って形成された換気デバイス１０を示している。この換気デバイス１０は、自動車両の乗客空間の暖房装置、換気装置、および／または、空調装置に取り付けられることが意図されている。

換気デバイス１０は、羽根１３が取り付けられたタービン１２を備えている。タービン１２は、径方向に渦を巻いた形状のケーシング１４の内部で回転軸線Ａ１を中心に回転する。

以下の説明では、非限定的な態様で、回転軸線Ａ１に沿った垂直軸線方向の向きと、回転軸線Ａ１に対する径方向の向きと、が使用される。

ケーシング１４は、空気吸入のための軸線方向口１６と、空気移送のための径方向口１８と、を備えている。軸線方向口１６と径方向口１８とは、ケーシング１４の周壁２２によって区切られた渦巻きの形態の区画２０の内部（すなわち、通路）に連通している。図５に示されるように、径方向の面において、ケーシング１４の周壁２２は、渦巻きの渦巻き舌部２４から遠位端Ｅ_２まで、タービン１２の表面から漸進的に離れるように径方向に展開する。渦巻き舌部２４（図３に、より詳細に示されている）は、全体的に、渦巻きと管状の出口区間２８との交差部に配置された周壁２２の一部分によって形成される。出口区間２８は、渦巻きの遠位端Ｅ_２から径方向口１８まで延在する。渦巻きの遠位端Ｅ_２は、概して、ケーシング１４の径方向の展開の終わりに対応しており、出口区間２８は、空気移送方向Ｆ１に、タービン１２に対して略接線方向に、略直線的に延在する。

図５は、渦巻きの起点における、すなわち、渦巻き舌部２４に位置する始端Ｅ_１における渦巻きの拡張初期角度ａ_１を示す。

渦巻きは、その渦巻き舌部２４に展開初期角度ａ_１を備え、また、その先端Ｅ_２に展開最終角度ａ_２を備える。展開初期角度ａ_１の値は、展開最終角度ａ_２の値の１．５倍以上、３倍以下であることが好ましい。

渦巻き舌部２４がタービン１２と近接していることを考慮すると、展開初期角度ａ_１の値を大きくするほど、渦巻きの径方向の展開の終わりよりも径方向の展開の初めにおいて、渦巻きをより急激にタービン１２から径方向に離れる方向に展開させることが可能になり、それにより、考慮すべき騒音公害の発生源である渦巻き舌部２４において空気流に生成される乱流を最小限に抑えることが可能になる。

展開角度ａ_１は、渦巻きのうちの３分の１の領域においてその中央値に達するまで、漸進的に増加することが好ましい。

有利には、渦巻きの径方向の展開は、以下の式によって定義される。

上記式において、
Ｒ_ｖｉは、渦巻きの所定点Ｅ_ｉにおける渦巻きの半径であり、
Ｒ_ｔは、タービン１２の外半径であり、
ｄ_ｔｖは、タービン１２の羽根１３の外縁と、渦巻き舌部２４と、の間の最小径方向距離であり、
θ_ｉは、回転軸Ａ１を中心として渦巻きの始端Ｅ_１と渦巻きの所定点Ｅ_ｉとによって定義される角度であり、
ａ_１は、渦巻きの展開初期角度であり、
ａ_２は、渦巻きの展開最終角度であり、
θ_ｍａｘは、回転軸Ａ１を中心として渦巻きの始端Ｅ_１と渦巻きの先端Ｅ_２とによって定義される角度に対応する、渦巻き角度である。したがって、渦巻き角度θ_ｍａｘは、角度区域（これに沿って渦巻きが展開する）の値を定義する。

渦巻きの展開初期角度ａ_１は、３．５度以上、９度以下であることが好ましく、展開最終角度ａ_２は、３度以上、５度以下であることが好ましい。

渦巻き角度θ_ｍａｘは、２９０度以上、３１５度以下であることが好ましい。

式（１）によって、始端Ｅ_１から先端Ｅ_２までの渦巻きの半径Ｒ_ｖｉの漸進的変化を定義することが可能になる。この式は、展開最終角度ａ_２よりも大きい展開初期角度ａ_１と、径方向の展開の制御された漸進性と、の両方を可能とするように公式化されている。本出願人によって行われた試験および計測は、騒音レベルの低減および強制空気流の効率に関して優れた結果を示した。式（１）によって、自動車両向けのＨＶＡＣタイプの用途に特に良く適した渦巻きのために、螺旋状の輪郭を得ることが可能になる。

渦巻きの軸線方向の展開の漸進的変化、すなわち、周壁２２の軸線方向最大寸法の漸進的変化は、全体的に、渦巻きの径方向の展開の漸進的変化に追随することが好ましい。変形形態によれば、軸線方向の展開の漸進的変化は、例えば、渦巻きの渦巻き舌部２４から先端Ｅ_２までの全長に沿って連続的かつ均等に増加することによって、径方向の展開の漸進的変化とは無関係とされ得る。

有利には、軸線方向の面におけるケーシング１４の周壁２２の輪郭は、区画２０内の角をなくすことが意図された実質的に長円形または楕円形の部分を形成するように、湾曲している。周壁２２の軸線方向断面は、図４の軸線方向断面図によって示されているように、略Ｃ字状の輪郭を有することが好ましい。したがって、渦巻きは、内方および下方に湾曲する上部内周縁部３０と、内方および上方に湾曲する下部内周縁部３２と、を備えている。

図示された実施形態によれば、上部周縁部３０は、径方向内側に向けて延在して、軸線方向口１６を区切る周縁部３４を形成する。上部周縁部３０は、羽根１３のところでファン１２の上方に部分的に延在する。下部周縁部３２は、径方向内側に向けて延在して、軸線方向口１６に面するケーシング２２の底壁３６を形成する。

有利には、径方向移送口１８は、出口区間が漸進的に管を形成するように、図１、図２および図３に示されるような丸みを帯びたまたは長円形の輪郭の軸線方向断面を有する。

渦巻き舌部２４は、渦巻きの渦巻き舌部２４において強制空気中に乱流が生成されるのを最小限に抑えるために、図３に示されている長円形の略楕円形または放物線状の輪郭を有することが好ましい。

本発明によるケーシング２２は、軸線方向の面において、外側輪郭が軸線Ａ１に略平行であり羽根１３の外側部分が略垂直であるタービン１２に、特に適している。

有利には、ケーシング１４は、タービン１２の軸線Ａ１に対して垂直な接合面４２において互いに組み付けられる２つのハーフシェル３８，４０の形態で作られる。接合面４２は、図１および図２に示されている。したがって、２つのハーフシェル３８，４０は、プラスチック材料でモールドによって形成され得る。

１０…換気デバイス
１２…タービン
１３…羽根
１４…ケーシング
１６…軸線方向口
１８…径方向口
２０…区画
２２…周壁
２４…渦巻き舌部
２８…出口区間
３０…上部内周縁部
３２…下部内周縁部
３４…周縁
３６…底壁
３８，４０…ハーフシェル
４２…接合面
Ａ１…回転軸線
Ｆ１…空気移送方向
Ｅ１…始端
Ｅ２…先端

Claims (10)

1. 自動車両の乗客空間の暖房、換気および／または空調用の装置のための換気デバイス（１０）であって、
   径方向に渦を巻いた形状のケーシング（１４）の内部で回転軸線（Ａ１）を中心に回転する、羽根（１３）が取り付けられたタービン（１２）を備え、
   前記ケーシング（１４）は、空気吸入のための軸線方向口（１６）と、空気移送のための径方向口（１８）と、を備え、
   前記軸線方向口（１６）と前記径方向口（１８）とは、前記ケーシング（１４）の周壁（２２）によって区切られた渦巻き形状の区画（２０）の内部に連通し、
   前記ケーシング（１４）の前記周壁（２２）は、前記渦巻きの渦巻き舌部（２４）から先端（Ｅ_２）まで、前記タービン（１２）の表面から徐々に離れるように展開し、
   前記渦巻きの径方向の展開は、展開角度（ａ_ｉ）によって定義され、
   前記渦巻き舌部（２４）の近傍における展開初期角度（ａ_１）は、前記渦巻きの前記先端（Ｅ_２）の近傍における展開最終角度（ａ_２）よりも１．５倍以上、３倍以下大きく、その結果、前記ケーシング（１４）の前記周壁（２２）が前記渦巻きの始点のところで、より急激に前記羽根（１３）から径方向に離れるように展開して、前記渦巻き舌部（２４）において生じる乱流を最小限に抑え、
   前記渦巻きの径方向の展開は、次式
   

   

   によって定義され、
   前記式において、
   Ｒ_ｖｉは、前記渦巻きの所定点（Ｅ_ｉ）における前記渦巻きの半径であり、
   Ｒ_ｔは、前記タービン（１２）の外半径であり、
   ｄ_ｔｖは、前記タービン（１２）の前記羽根（１３）の外縁と前記渦巻き舌部（２４）との間の径方向最小距離であり、
   θ_ｉは、前記回転軸線（Ａ１）を中心として前記渦巻きの始端（Ｅ_１）と前記渦巻きの前記所定点（Ｅ_ｉ）とによって定義される角度であり、
   ａ_１は、前記渦巻きの展開初期角度であり、
   ａ_２は、前記渦巻きの展開最終角度であり、
   θ_ｍａｘは、前記回転軸線（Ａ１）を中心として前記渦巻きの前記始端（Ｅ_１）と前記渦巻きの前記先端（Ｅ_２）とによって定義される角度に対応する渦巻き角度であり、
   前記渦巻き角度（θ_ｍａｘ）は、２９０度以上、３１５度以下である
   デバイス（１０）。
2. 請求項１に記載のデバイス（１０）であって、
   前記展開初期角度（ａ_１）は、３．５度以上、９度以下である
   デバイス（１０）。
3. 請求項１または請求項２に記載のデバイス（１０）であって、
   前記展開最終角度（ａ_２）は、３度以上、５度以下である
   デバイス（１０）。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のデバイス（１０）であって、
   前記渦巻きの前記周壁（２２）の軸線方向断面は、略Ｃ字状の輪郭、好ましくは、長円形の輪郭を有する
   デバイス（１０）。
5. 請求項４に記載のデバイス（１０）であって、
   前記径方向移送口（１８）は、前記渦巻きの前記先端（Ｅ_２）から前記径方向移送口（１８）まで延在する出口区間（２８）が漸進的に管を形成するように、丸みを帯びた、または、長円形の輪郭の軸線方向断面を有する
   デバイス（１０）。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のデバイス（１０）であって、
   前記渦巻きの軸線方向の展開の漸進的変化は、前記渦巻きの径方向の展開の漸進的変化に略追随する
   デバイス（１０）。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のデバイス（１０）であって、
   前記渦巻き舌部（２４）は、略長円形の輪郭を有する
   デバイス（１０）。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のデバイス（１０）であって、
   軸線方向の面において前記タービン（１２）の外側輪郭は、前記タービン（１２）の前記軸線（Ａ１）と略平行である
   デバイス（１０）。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のデバイス（１０）であって、
   前記渦巻きの内周縁部（３０）は、前記タービン（１２）の一部分を覆うとともに前記軸線方向吸入口（１６）を区切る径方向の延長部（３４）によって、前記軸線方向吸入口（１６）の側部に延在する
   デバイス（１０）。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のデバイス（１０）であって、
    前記ケーシング（２２）は、好ましくはプラスチック材料でモールドされることによって形成される２つのハーフシェル（３８，４０）の形態で作られ、
    前記ハーフシェル（３８，４０）は、前記タービン（１２）の前記軸線（Ａ１）に対して垂直な接合面（４２）において互いに組み付けられる
    デバイス（１０）。

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