JP2018131046A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、回転軸の軸心方向に長いファンアセンブリを有する車両用空調装置において、ファンの寸法と吹出口の位置とが一致しない場合でも円滑に調和空気を吹き出して、空調装置の風量を確保できる車両用空調装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る車両用空調装置１は、吸込口５と吹出口６とを有するケース２と、ファンアセンブリ１０と、エバポレータ７と、を備える車両用空調装置において、ファンアセンブリは、モータ１２と、複数のブレードを有するインペラ１３が複数個連結されたファン本体１１とを備え、インペラのうち少なくとも一つは、吹出口をファンアセンブリに投影した投影面の内外に跨って配置された第１のインペラであり、第１のインペラのブレードは、投影面の内側に配置された端部の回転位相が投影面の外側に配置された端部の回転位相より後退するよう捻じられている。【選択図】図２

Description

本開示は、車両の天井又は後席などに配置され、回転軸の軸心方向に長い送風ファンを有する車両用空調装置に関する。

車両の天井又は後席などに配置される空調装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。空調装置は、内部に空気通路を有するとともに吸込口と吹出口とを有するケースと、空気通路に配置される冷却用熱交換器と、冷却された空気を吹出すファンとを備え、全体として車両の幅方向に伸びた形状を有している。

ファンは、回転軸の軸心方向に長いもので、個別のファンを接続することで全長が長くされている。なお、この特許文献１で開示されるファンは、空気の流れがファンの径方向を貫流するタイプのもので、ファンを横切ることからクロスフローファンと呼ばれることもある。

特開２００４−３３８５９５号公報

特許文献１で示される空調装置は、ファンの全長を長くして、車両の幅方向の全域になるべく層流状に調和空気を流す技術思想を持った製品である。ところで、特許文献１の図３からわかるように、ファンの長さに対して、吹出口の位置が完全に対応しているとは限らない。これは、ユニットの固定部若しくは強度向上のためのリブの設置などによって、ファンの長さよりも吹出口が短くならざるを得ない場合、又は、ファンを駆動するモータを配置するためにファンの端部の位置と吹出口の位置とがずれる場合など、製品をとりまく個々の要因から生じる態様である。

このように、ファンの長さと吹出口の位置とが一致しないと、ファンから吹き出された空気流の一部が円滑に吹出口から吹き出されないこととなり、空調装置として確保できる風量の低下が懸念される。

本開示は、回転軸の軸心方向に長いファンアセンブリを有する車両用空調装置において、ファンの寸法と吹出口の位置とが一致しない場合でも円滑に調和空気を吹き出して、空調装置の風量を確保できる車両用空調装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用空調装置は、吸込口と吹出口とを有するケースと、該ケース内に設けられ、空気を前記吸入口から吸入して前記吹出口から吹き出させるファンアセンブリと、前記ケース内の前記ファンアセンブリの風上側に設けられたエバポレータと、を備える車両用空調装置において、前記ファンアセンブリは、回転軸を有するモータと、該モータによって回転駆動され、複数のブレードを有するインペラが前記回転軸の軸心方向に複数個連結されたファン本体とを備え、前記インペラのうち少なくとも一つは、前記吹出口を前記ファンアセンブリに投影した投影面の内外に跨って配置された第１のインペラであり、該第１のインペラの前記ブレードは、前記投影面の内側に配置された端部の回転位相が前記投影面の外側に配置された端部の回転位相より後退するよう捻じられていることを特徴とする。

本発明に係る車両用空調装置では、前記インペラのうち前記ファン本体の端部に配置されたインペラは、前記投影面の外側に配置された第２のインペラであり、該第２のインペラの前記ブレードは、前記投影面に近い側の端部の回転位相が前記投影面から遠い側の端部の回転位相より後退するよう捻じられていることが好ましい。第２のインペラから吹き出される空気流を、吹出口から円滑に吹き出すことができる。

本発明に係る車両用空調装置は、吸込口と吹出口とを有するケースと、該ケース内に設けられ、空気を前記吸入口から吸入して前記吹出口から吹き出させるファンアセンブリと、前記ケース内の前記ファンアセンブリの風上側に設けられたエバポレータと、を備える車両用空調装置において、前記ファンアセンブリは、回転軸を有するモータと、該モータによって回転駆動され、複数のブレードを有するインペラが前記回転軸の軸心方向に複数個連結されたファン本体とを備え、前記インペラのうち前記ファン本体の端部に配置されたインペラは、前記投影面の外側に配置された第２のインペラであり、該第２のインペラの前記ブレードは、前記投影面に近い側の端部の回転位相が前記投影面から遠い側の端部の回転位相より後退するよう捻じられていることを特徴とする。

本発明に係る車両用空調装置では、前記インペラのうち少なくとも一つは、前記投影面の内側に配置された第３のインペラであり、該第３のインペラの前記ブレードは、前記回転軸に対して平行に配置されていることが好ましい。第３のインペラから吹き出される空気流を、吹出口から円滑に吹き出すことができる。

本発明に係る車両用空調装置では、前記吹出口が前記ケースの幅方向に２個以上並べて配置され、前記インペラのうち少なくとも一つは、隣り合う前記吹出口の前記投影面に跨って配置された第４のインペラであり、該第４のインペラの前記ブレードは、前記回転軸に対して平行に配置されていることが好ましい。第４のインペラから吹き出される空気流を、各吹出口から円滑に吹き出すことができる。

本発明に係る車両用空調装置では、前記吹出口が前記ケースの幅方向に２個以上並べて配置され、前記インペラのうち少なくとも一つは、隣り合う前記吹出口の前記投影面間に設けられた非投影領域に配置された第５のインペラであり、該第５のインペラの前記ブレードは、前記回転軸に対して平行に配置されていることが好ましい。車両の左右方向での風量をより均一にすることができる。

本開示によれば、回転軸の軸心方向に長いファンアセンブリを有する車両用空調装置において、ファンの寸法と吹出口の位置とが一致しない場合でも円滑に調和空気を吹き出して、空調装置の風量を確保できる車両用空調装置を提供することができる。

本実施形態に係る車両用空調装置の一例を示す横断面図である。 図１に示す車両用空調装置のケースのうちロアーケースの平面図である。 図２のＡ部分の部分拡大図である。 ツイスト型インペラの一例を示す斜視図である。 ツイスト型インペラの別の例を示す斜視図である。 平行型インペラの一例を示す斜視図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

本実施形態に係る車両用空調装置１は、図１に示すように、吸込口５と吹出口６とを有するケース２と、ケース２内に設けられ、空気を吸入口５から吸入して吹出口６から吹き出させるファンアセンブリ１０と、ケース２内のファンアセンブリ１０の風上側に設けられたエバポレータ７と、を備える車両用空調装置において、ファンアセンブリ１０は、図２に示すように、回転軸を有するモータ１２と、モータ１２によって回転駆動され、複数のブレードを有するインペラ１３が回転軸の軸心方向に複数個連結されたファン本体１１とを備え、インペラ１３のうち少なくとも一つは、図３に示すように、吹出口６をファンアセンブリ１０に投影した投影面の内外に跨って配置された第１のインペラ１３Ｂ，１３Ｆであり、第１のインペラ１３Ｂ，１３Ｆのブレードは、投影面の内側に配置された端部の回転位相が投影面の外側に配置された端部の回転位相より後退するよう捻じられている。

車両用空調装置１は、例えば、車両の天井に設置されるクーリングユニットである。

ケース２は、図１に示すように、アッパーケース３とロアーケース４とを有する。ケース２の車両進行方向の前方には、吸込口５が開口すると共に、ケース２の車両進行方向後方には、吹出口６が開口する。吸込口５には、格子状の枠体８が装着される。また、吹出口６には、空気の吹き出し方向を調整するためのルーバー９が装着される。

ファンアセンブリ１０は、図２に示すように、ファン本体１１とモータ１２とを有する。ファンアセンブリ１０は、空気の流れがファン本体１１の径方向を貫流するクロスフローファンであることが好ましい。ファン本体１１は、モータ１２の回転軸の軸心方向に連結された複数個のインペラ１３を有する。インペラ１３同士は、例えば、接着、又は振動溶着などの方法によって連結されることが好ましい。インペラ１３は、複数のブレードを有する。ブレードは、モータ１２の回転軸の軸心を中心とした円周上に所定の間隔で配置される。モータ１２は、ファン本体１１の回転駆動手段である。モータ１２の回転軸の軸心方向は、車両の左右方向を向いていることが好ましい。

エバポレータ７は、冷凍サイクル（不図示）の一部として冷媒が通流可能とされており、必要に応じて送風空気を冷却する熱交換器である。エバポレータ７は、図１に示すように、ファンアセンブリ１０の風上側、すなわち、ファンアセンブリ１０よりも吸込口５側に配置される。ファン本体１１が回転すると、吸込口５から吸込まれた空気は、エバポレータ７を通って必要に応じて冷却されて、ファン本体１１を貫流する。そして、ファン本体１１から吹き出された空気は、吹出口６から車室内に吹き出される。

従来のファンアセンブリでは、すべてのインペラが、ブレードがモータの回転軸の軸心方向に対して平行に配置された平行型インペラである。このため、ファンアセンブリから吹き出される空気は、モータの回転軸の軸心方向に対して略垂直な方向に吹き出される。しかし、例えば、図３に示すインペラ１３Ｂ，１３Ｆのように、インペラ１３Ｂ，１３Ｆの一部が、吹出口６をファンアセンブリ１０に投影した投影面からずれている場合がある。このずれた位置にあるインペラ１３Ｂ，１３Ｆから吹き出される空気流れの進行方向が、モータ１２の回転軸の軸心方向に対して略垂直な方向であると、通気抵抗が上昇して、風量の低下が懸念される。そこで、本実施形態で用いられるファンアセンブリ１０では、インペラ１３を、吹出口６をファンアセンブリ１０に投影した投影面に対する位置によって分類する。そして、投影面に対する位置に応じて、平行型インペラ、又は、ブレードが回転軸の軸心方向に対して傾斜して配置されたツイスト型インペラを配置する。これによって、各吹出口６から円滑に調和空気を吹き出して、空調装置の風量を確保できる。

図４及び図５は、ツイスト型インペラの一例を示す斜視図である。ツイスト型インペラ１００，２００のブレード１１２，２１２は、一方の端部（図４では紙面右側の端部、図５では紙面左側の端部）１１２ｂ，２１２ｂの回転位相が、他方の端部（図４では紙面左側の端部、図５では紙面右側の端部）１１２ａ，２１２ａの回転位相より後退するように捻られている。一方の端部１１２ｂ，２１２ｂの回転位相が、他方の端部１１２ａ，２１２ａの回転位相より後退するとは、ツイスト型インペラ１００，２００が回転方向Ｒに回転するとき、各ブレード１１２，２１２において、一方の端部１２１ｂ，２１２ｂが他方の端部１２１ａ，２１２ａよりも後に、回転軸の軸心Ｏを含む任意の面を通過する関係にあることをいう。ブレード１１２，２１２が図４又は図５に示すように捻られていることによって、ツイスト型インペラ１００，２００から吹き出される空気流れの進行方向ｄ１は、ツイスト型インペラ１００，２００の中央を横断する軸垂直面Ｐに対して一方の端部１１２ｂ，２１２ｂ側に傾斜する方向となる。

図６は、平行型インペラの一例を示す斜視図である。平行型インペラ３００では、ブレード３１２が図６に示すように回転軸の軸心Ｏ方向に対して平行であることによって、平行型インペラ３００から吹き出される空気流れの進行方向ｄ１は、回転軸の軸心Ｏに略垂直な方向となる。

次に、吹出口６の投影面に対する位置によるインペラ１３の分類と、分類された各インペラ１３について説明する。

インペラ１３のうち少なくとも一つは、図３に示すように、吹出口６をファンアセンブリ１０に投影した投影面の内外に跨って配置された第１のインペラ１３Ｂ，１３Ｆである。第１のインペラ１３Ｂ，１３Ｆを平行型インペラとすると、インペラから吹き出される空気流れの進行方向が、モータ１２の回転軸の軸心Ｏ方向に対して略垂直な方向となり、通気抵抗が上昇して、風量の低下が懸念される。そこで、本実施形態では、第１のインペラ１３Ｂ，１３Ｆを、ツイスト型インペラとする。

第１のインペラ１３Ｂは、車両の右側（図３では紙面の左側）の端部が投影面の外側に配置され、車両の左側（図３では紙面の右側）の端部が投影面の内側に配置されている。第１のインペラ１３Ｂとして、例えば、図４に示すツイスト型インペラ１００を配置する。このとき、ツイスト型インペラ１００のブレード１１２の一方の端部１１２ｂが投影面の内側、他方の端部１１２ａが投影面の外側となるように配置する。これによって、第１のインペラ１３Ｂ（１００）のブレード１１２が、投影面の内側に配置された端部１１２ｂの回転位相が投影面の外側に配置された端部１１２ａの回転位相より後退するよう捻じられる。その結果、第１のインペラ１３Ｂ（１００）から吹き出される空気流れの進行方向ｄ１は、吹出口６の方向を向くので、通気抵抗の上昇を抑制して、風量を確保することができる。

第１のインペラ１３Ｆは、車両の左側（図３では紙面の右側）の端部が投影面の外側に配置され、車両の右側（図３では紙面の左側）の端部が投影面の内側に配置されている。第１のインペラ１３Ｆとして、図５に示すツイスト型インペラ２００を配置する。このとき、ツイスト型インペラ２００のブレード２１２の一方の端部２１２ｂが投影面の内側、他方の端部２１２ａが投影面の外側となるように配置する。これによって、第１のインペラ１３Ｆ（２００）のブレード２１２が、投影面の内側に配置された端部２１２ｂの回転位相が投影面の外側に配置された端部２１２ａの回転位相より後退するよう捻じられる。その結果、第１のインペラ１３Ｆ（２００）から吹き出される空気流れの進行方向ｄ１は、吹出口６の方向を向くので、通気抵抗の上昇を抑制して、風量を確保することができる。

インペラ１３のうちファン本体１１の端部に配置されたインペラは、図３に示すように、投影面の外側に配置された第２のインペラ１３Ａである。第２のインペラ１３Ａを平行型インペラとすると、インペラから吹き出される空気流れの進行方向が、モータ１２の回転軸の軸心Ｏ方向に対して略垂直な方向となり、通気抵抗が上昇して、風量の低下が懸念される。そこで、本実施形態では、第２のインペラ１３Ａを、ツイスト型インペラとする。

第２のインペラ１３Ａは、車両の左側（図３では紙面の右側）の端部が車両の右側（図３では紙面の左側）の端部が投影面のよりも投影面の近くに配置されている。第２のインペラ１３Ａとして、例えば、図４に示すツイスト型インペラ１００を配置する。このとき、ツイスト型インペラ１００のブレード１１２の一方の端部１１２ｂが投影面により近い側、他方の端部１１２ａが投影面により遠い側となるように配置する。これによって、第２のインペラ１３Ａ（１００）のブレード１１２が、投影面に近い側の端部１１２ｂの回転位相が投影面から遠い側の端部１１２ａの回転位相より後退するよう捻じられる。その結果、第２のインペラ１３Ａ（１００）から吹き出される空気流れの進行方向ｄ１は、吹出口６の方向を向くので、第２のインペラ１３Ａ（１００）から吹き出される空気流を、吹出口６から円滑に吹き出すことができる。

本実施形態に係る車両用空調装置１は、インペラ１３として、第１のインペラ（例えば、図３のインペラ１３Ｂ，１３Ｆ）を有し、第２のインペラ（例えば、図３のインペラ１３Ａ）を有さない形態、第１のインペラを有さず、第２のインペラを有する形態、及び第１及び第２のインペラの両方を有する形態を包含する。

インペラ１３のうち少なくとも一つは、図３に示すように、投影面の内側に配置された第３のインペラ１３Ｃ，１３Ｅであり、第３のインペラ１３Ｃ，１３Ｅのブレードは、回転軸に対して平行に配置されていることが好ましい。第３のインペラ１３Ｃ，１３Ｅとして、例えば、図６に示す平行型インペラ３００を配置する。第３のインペラ１３Ｃ，１３Ｅ（３００）から吹き出される空気流れの進行方向ｄ１は、モータ１２の回転軸の軸心Ｏ方向に対して略垂直な方向となり、第３のインペラ１３Ｃ，１３Ｅ（３００）から吹き出される空気流を、吹出口６から円滑に吹き出すことができる。

本実施形態に係る車両用空調装置１では、吹出口６がケース２の幅方向に２個以上並べて配置され、インペラ１３のうち少なくとも一つは、隣り合う吹出口６Ａ，６Ｂの投影面に跨って配置された第４のインペラ１３Ｄであり、第４のインペラ１３Ｄのブレードは、回転軸に対して平行に配置されていることが好ましい。第４のインペラ１３Ｄとして、例えば、図６に示す平行型インペラ３００を配置する。第４のインペラ１３Ｄ（３００）から吹き出される空気流れの進行方向ｄ１は、モータ１２の回転軸の軸心Ｏ方向に対して略垂直な方向となり、第４のインペラ１３Ｄ（３００）から吹き出される空気流を、吹出口６から円滑に吹き出すことができる。

本実施形態に係る車両用空調装置１では、吹出口６がケース２の幅方向に２個以上並べて配置され、インペラ１３のうち少なくとも一つは、隣り合う吹出口６Ｂ，６Ｃの投影面間に設けられた非投影領域に配置された第５のインペラ１３Ｇであり、第５のインペラ１３Ｇのブレードは、回転軸に対して平行に配置されていることが好ましい。車両用空調装置１では、吹出口６が複数ある場合、各吹出口６での風量の均一性が求められる。第５のインペラ１３Ｇを、例えば、図４に示すツイスト型インペラ１００とすると、インペラから吹き出される空気流れの進行方向ｄ１が、吹出口６Ｃの方向を向く。そうすると、吹出口６Ｃでの風量が、吹出口６Ｂでの風量よりも多くなり、各吹出口６での風量の均一性が損なわれるおそれがある。そこで、本実施形態では、第５のインペラ１３Ｇを、平行型インペラとする。第５のインペラ１３Ｇとして、例えば、図６に示す平行型インペラ３００を配置する。これによって、吹出口６Ｂ，６Ｃから吹き出される風量をより均一とすることができる。

図１及び図２では、車両の天井などに配置される天井置きの空調装置を例にとって説明しているが、本実施形態に係る車両用空調装置は、例えば車両の後方、例えば、トランクルーム付近に配置されるリア空調装置にも適用できる。リア空調装置は、天井置きの空調装置と比べて、一般に、車両の幅方向における吹出口の幅が狭く限定され、通気抵抗の上昇が懸念されるところ、本実施形態に係る車両用空調装置は、所望する吹出口の方向へ空気を吹出すことができるので、通気抵抗の上昇を抑制できる。

１ 車両用空調装置
２ ケース
３ アッパーケース
４ ロアーケース
５ 吸込口
６ 吹出口
７ エバポレータ
８ 枠体
９ ルーバー
１０ ファンアセンブリ
１１ ファン本体
１２ モータ
１３ インペラ
１３Ａ 第２のインペラ
１３Ｂ，１３Ｆ 第１のインペラ
１３Ｃ，１３Ｅ 第３のインペラ
１３Ｄ 第４のインペラ
１３Ｇ 第５のインペラ
１００，２００ ツイスト型インペラ
１１２，２１２ ブレード
１１２ａ，２１２ａ 他方の端部
１１２ｂ，２１２ｂ 一方の端部
３００ 平行型インペラ
３１２ ブレード
ｄ１ 空気流れの進行方向
Ｏ 回転軸の軸心
Ｐ インペラの中央を横断する軸垂直面
Ｒ 回転方向

Claims (6)

1. 吸込口（５）と吹出口（６）とを有するケース（２）と、
   該ケース（２）内に設けられ、空気を前記吸入口（５）から吸入して前記吹出口（６）から吹き出させるファンアセンブリ（１０）と、
   前記ケース（２）内の前記ファンアセンブリ（１０）の風上側に設けられたエバポレータ（７）と、を備える車両用空調装置において、
   前記ファンアセンブリ（１０）は、回転軸を有するモータ（１２）と、該モータ（１２）によって回転駆動され、複数のブレードを有するインペラ（１３）が前記回転軸の軸心方向に複数個連結されたファン本体（１１）とを備え、
   前記インペラ（１３）のうち少なくとも一つは、前記吹出口（６）を前記ファンアセンブリ（１０）に投影した投影面の内外に跨って配置された第１のインペラ（１３Ｂ，１３Ｆ）であり、
   該第１のインペラ（１３Ｂ，１３Ｆ）の前記ブレードは、前記投影面の内側に配置された端部の回転位相が前記投影面の外側に配置された端部の回転位相より後退するよう捻じられていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記インペラ（１３）のうち前記ファン本体（１１）の端部に配置されたインペラは、前記投影面の外側に配置された第２のインペラ（１３Ａ）であり、
   該第２のインペラ（１３Ａ）の前記ブレードは、前記投影面に近い側の端部の回転位相が前記投影面から遠い側の端部の回転位相より後退するよう捻じられ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。
3. 吸込口（５）と吹出口（６）とを有するケース（２）と、
   該ケース（２）内に設けられ、空気を前記吸入口（５）から吸入して前記吹出口（６）から吹き出させるファンアセンブリ（１０）と、
   前記ケース（２）内の前記ファンアセンブリ（１０）の風上側に設けられたエバポレータ（７）と、を備える車両用空調装置において、
   前記ファンアセンブリ（１０）は、回転軸を有するモータ（１２）と、該モータ（１２）によって回転駆動され、複数のブレードを有するインペラ（１３）が前記回転軸の軸心方向に複数個連結されたファン本体（１１）とを備え、
   前記インペラ（１３）のうち前記ファン本体（１１）の端部に配置されたインペラは、前記投影面の外側に配置された第２のインペラ（１３Ａ）であり、
   該第２のインペラ（１３Ａ）の前記ブレードは、前記投影面に近い側の端部の回転位相が前記投影面から遠い側の端部の回転位相より後退するよう捻じられていることを特徴とする車両用空調装置。
4. 前記インペラ（１３）のうち少なくとも一つは、前記投影面の内側に配置された第３のインペラ（１３Ｃ，１３Ｅ）であり、
   該第３のインペラ（１３Ｃ，１３Ｅ）の前記ブレードは、前記回転軸に対して平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の車両用空調装置。
5. 前記吹出口（６）が前記ケース（２）の幅方向に２個以上並べて配置され、
   前記インペラ（１３）のうち少なくとも一つは、隣り合う前記吹出口（６Ａ，６Ｂ）の前記投影面に跨って配置された第４のインペラ（１３Ｄ）であり、
   該第４のインペラ（１３Ｄ）の前記ブレードは、前記回転軸に対して平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の車両用空調装置。
6. 前記吹出口（６）が前記ケース（２）の幅方向に２個以上並べて配置され、
   前記インペラ（１３）のうち少なくとも一つは、隣り合う前記吹出口（６Ｂ，６Ｃ）の前記投影面間に設けられた非投影領域に配置された第５のインペラ（１３Ｇ）であり、
   該第５のインペラ（１３Ｇ）の前記ブレードは、前記回転軸に対して平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の車両用空調装置。

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