JP2019011694A - 車両用空調装置のための遠心送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】フットモードにおいてフット吹出口から十分な風量を確保することができる遠心送風機を提供することを可能とする。【解決手段】遠心送風機（１）は、空気をベント吹出口に送り出すことが可能な第１スクロール（１８）と、空気をフット吹出口に送り出すことが可能な第２スクロール（１９）と、を有する。第１スクロール（１８）及び第２スクロール（１９）は、同じ巻き角における第１スクロール（１８）及び第２スクロール（１９）の子午断面同士を比較したときに、第２スクロール（１９）内を通る第２空気流路の断面積が、第１スクロール（１８）内を通る第１空気流路の断面積よりも大きい、という関係が、任意の巻き角に対して成立するように形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、二層流式の車両用空調装置に適用される遠心送風機に関する。

車両用空調装置は、一般に、デフロスト吹出口とベント吹出口とフット吹出口とを有する。空調装置は、動作モードの違いに応じて、温度調整された空気をこれらの吹出口から選択的に吹き出す。例えばフットモードでは、主にフット吹出口から空気を吹き出して乗員の足元に風を当てるとともに、乗員の温熱快適性確保のため、デフロスト吹出口からも補助的に温風を吹き出している。

また、車両用空調装置として、上下二層の送風路を有するいわゆる二層流式空調装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。この空調装置は、一方の送風路で車室内気を循環させつつ、他方の送風路を介して外気を取り入れることができる。したがって、暖房時に、既に暖められた車室内気を下層の送風路によって循環させて熱効率を向上させると同時に、上層の送風路を介して低湿度の外気を取り入れてフロントウインドウに当てて、内気に含まれる水蒸気によるフロントガラスの曇りを防止することができる。このような上下二層流式空調装置は、例えば特許文献１に示されるように、空気を吹き出す羽根車と、羽根車から吹き出された空気を各送風路へ向ける２つのスクロールと、を有する遠心送風機を用いて構成される。

さて、上述のような上下二層流式空調装置をフットモードで動作させる場合、上記特許文献１では、デフロスト吹出口から得られる風量を少なくするために、デフロスト吹出口の開口度を小さくすることが開示されている。

しかしながら、デフロスト吹出口の開口度を小さくすると、デフロスト吹出口とデフロスト吹出口に向けて送風するスクロールとの間の送風路の通気抵抗が上昇して、当該スクロールから吹き出される空気の量が低下してしまう。この結果、空調装置全体から得られる風量、すなわちデフロスト吹出口とフット吹出口とから得られる風量の総和、が低下して、空調装置の暖房機能の低下等の問題が生じる。このような問題を解決するために羽根車の回転数を上昇させてフット吹出口からの風量を増大させることも考えられるが、電力消費量の増大や騒音レベルの悪化につながる虞がある。

特開平１０−１０９５２０号公報

本発明は、二層流式空調装置用の遠心送風機であって、デフロスト吹出口からの風量を抑えることが求められるフットモードにおいても、空調装置全体としては十分な風量を確保することができる遠心送風機を提供することを目的としている。

本発明の好適な一実施形態によれば、車両用の遠心送風機であって、モータと、周方向翼列を形成する複数の翼を有し、前記モータにより軸方向に延びる回転軸線周りに回転駆動されて、前記翼列の半径方向内側の空間の空気を遠心方向に向けて吹き出す第１羽根車と、前記軸方向に開口する第１吸込口と周方向に開口する第１吐出口とを有し、前記第１羽根車を収容する第１スクロールであって、前記第１羽根車の回転により、前記第１吸込口から吸い込んだ空気を前記第１吐出口からデフロスト吹出口及び／またはベント吹出口に送り出すことが可能な第１スクロールと、周方向翼列を形成する複数の翼を有し、前記モータにより前記回転軸線周りに回転駆動されて、前記翼列の半径方向内側の空間の空気を遠心方向に向けて吹き出す第２羽根車と、前記軸方向に開口する第２吸込口と周方向に開口する第２吐出口とを有し、前記第２羽根車を収容する第２スクロールであって、前記第２羽根車の回転により前記第２吸込口から吸い込んだ空気を前記第２吐出口からフット吹出口に送り出すことが可能な第２スクロールと、を備え、前記第１スクロール及び前記第２スクロールは、前記第１スクロール及び前記第２スクロールの少なくとも一部の巻き角範囲内において、同じ巻き角における前記第１スクロール及び前記第２スクロールの子午断面同士を比較したときに、前記第２スクロールの内周面、上面及び下面並びに前記第２羽根車の外周面によって区画される第２空気流路の断面積が、前記第１スクロールの内周面、上面及び下面並びに前記第１羽根車の外周面によって区画される第１空気流路の断面積よりも大きい、という関係が、任意の巻き角に対して成立するように形成されている、遠心送風機が提供される。

上記本発明の実施形態によれば、デフロスト吹出口からの風量を抑えることが求められるフットモードにおいても、空調装置全体としては十分な風量を確保することができる。

空調装置の空気取入部及び遠心送風機の構造を示し、かつ、遠心送風機の子午断面を含む縦断面図である。 図１における切断面と直交する切断面で切断した、空調装置の空気取入部及び遠心送風機の構造を示す縦断面図である。 図１に示す第１スクロールを遠心送風機の回転軸線に直交する切断面で切断した横断面図である。 図１に示す第２スクロールを遠心送風機の回転軸線に直交する切断面で切断した横断面図である。 空調装置の遠心送風機と各吹出口との間の構成を示す概略図である。

以下に添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。

図１及び図２は、車両用の空調装置の空気取入部及び遠心送風機の構造を示す断面図である。また、図３及び図４は、それぞれ、第１スクロール及び第１羽根車、並びに、第２スクロール及び第２羽根車の構造を示す断面図である。

本実施形態の遠心送風機１は、二層流式空調装置用の遠心送風機であり、車両用の空調装置に用いられる。当該空調装置は、デフロスト吹出口（図示せず）とベント吹出口（図示せず）とフット吹出口（図示せず）とを有し、それぞれの吹出口から、車両のフロントウインドウ、乗員の上半身及び乗員の足元に向けて送風するようになっている。

図１及び図２に示すように、遠心送風機１は、モータ１３と、モータ１３の回転軸線Ａｘ方向に並ぶ第１羽根車５及び第２羽根車６と、第１羽根車５を収容する第１スクロール１８と、第２羽根車６を収容する第２スクロール１９と、を有する。第１羽根車５及び第１スクロール１８、並びに、第２羽根車６及び第２スクロール１９は、それぞれ、軸方向の一側及び他側（図１に示す例では上側及び下側）に位置している。

なお、本明細書において、説明の便宜上、回転軸線Ａｘの方向を軸方向または上下方向と呼び、図１及び図２の上側及び下側をそれぞれ「軸方向の一側」あるいは「軸方向上側」及び「軸方向の他側」あるいは「軸方向下側」と呼ぶ。しかしながら、このことによって、空調装置が実際に車両に組み込まれた場合に回転軸線Ａｘの方向が鉛直方向に一致するものと限定されるわけではない。また、本明細書においては、特別な注記が無い限り、回転軸線Ａｘ上の任意の点を中心として回転軸線Ａｘと直交する平面上に描かれた円の半径の方向を半径方向と呼び、当該円の円周方向を周方向または円周方向と呼ぶ。

図３に示すように、第１羽根車５は、その外周部分に、周方向に並んだ翼列５０Ａを形成する複数の翼５０を有している。第１羽根車５は、モータ１３により、軸方向に延びる回転軸線Ａｘ周りに回転駆動され、翼列５０Ａの半径方向内側の空間の空気を、遠心方向に向けて吹き出す。第１羽根車５は、第１スクロール１８の概ね円柱形の内部空間に収容される。

図１及び図２に示すように、第１スクロール１８は、軸方向に開口する第１吸込口２２Ａと、周方向に開口する第１吐出口１８０とを有している。図３に示すように、第１吐出口１８０は、第１スクロール１８を軸方向から見た場合、第１スクロール１８の外周面の概ね接線方向に延びている。図１及び図２に示すように、第１スクロール１８の内周面１８ｅ、上面１８ｆ及び下面１８ｇは、第１羽根車５の外周面５ｅと共に、第１空気流路１８１を区画している。第１スクロール１８は、第１羽根車５の回転により、第１吸込口２２Ａから吸い込んだ空気を、第１空気流路１８１を通じて第１吐出口１８０へ送り、後述する上側送風路４２Ａを介して、デフロスト吹出口及び／またはベント吹出口に送り出すことが可能となっている。

図４に示すように、第２羽根車６は、その外周部分に、周方向に並んだ翼列６０Ａを形成する複数の翼６０を有している。第２羽根車６は、モータ１３により回転軸線Ａｘ周りに回転駆動され、翼列６０Ａの半径方向内側の空間の空気を、遠心方向に向けて吹き出す。第２羽根車６は、第２スクロール１９の概ね円柱形の内部空間に収容される。

図１及び図２に示すように、第２スクロール１９は、軸方向に開口する第２吸込口２２Ｂと、周方向に開口する第２吐出口１９０とを有している。図４に示すように、第２吐出口１９０は、第２スクロール１９を軸方向から見た場合、第２スクロール１９の外周面の概ね接線方向に延びている。図１及び図２に示すように、第２スクロール１９の内周面１９ｅ、上面１９ｆ及び下面１９ｇは、第２羽根車６の外周面６ｅと共に、第２空気流路１９１を区画している。第２スクロール１９は、第２羽根車６の回転により第２吸込口２２Ｂから吸い込んだ空気を、第２空気流路１９１を通じて第２吐出口１９０へ送り、後述する下側送風路４２Ｂを介して、フット吹出口に送り出すことが可能となっている。

なお、図３及び図４に示すように、第１羽根車５及び第２羽根車６は、その回転方向Ｇが、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の外周面が描く螺旋形状の回転方向と一致するように配置される。

図１に示す例においては、第１スクロール１８及び第２スクロール１９は、一体に成形されたスクロールハウジング１７の内部空間を仕切壁２０で分割することにより形成されている。より具体的には、仕切壁２０は、スクロールハウジング１７の外周壁１７Ａから半径方向内側に向けて延びており、スクロールハウジング１７の内部空間のうちのスクロールハウジング１７の内周面１７ｅと羽根車５，６の外周面５ｅ，６ｅとの間の領域を軸方向に（上下に）分割している。そして、仕切壁２０の両側に（上下に）、第１スクロール１８及び第２スクロール１９を形成する。

また、図１に示す例において、遠心送風機１は、片吸込型の遠心送風機である。より具体的には、第１吸込口２２Ａは、第１スクロール１８のうち軸方向の一側（軸方向上側）に開口している。また、第２吸込口２２Ｂも、第２スクロール１９のうち軸方向の一側（軸方向上側）に開口している。そして、第１スクロール１８の内部空間と第２スクロール１９の内部空間とは、第２吸込口２２Ｂを介して連通している。すなわち、第２吸込口２２Ｂは、第１スクロール１８のうち軸方向の他側（軸方向下側）に開口している。

また、図１に示す例において、第１羽根車５及び第２羽根車６は、一体に形成されている。また、羽根車５，６には、内側偏向部材９が一体に成形されている。内側偏向部材９は、コーン部と呼ばれることもある。この内側偏向部材９は、幾何学的な意味における回転体であり、第２羽根車６の下端７に接続された側周部１０と、円板形の中央部１１とを有している。中央部１１において、モータ１３の回転軸１２が羽根車５，６に連結される。この例では、側周部１０は、この側周部１０の外周面の子午断面における輪郭線が、中央部１１に近づくに従って急勾配となるように湾曲している。図示しない他の例では、側周部１０は、この側周部１０の外周面の子午断面における輪郭線が、中央部１１から翼列６０Ａに向けて湾曲しない（断面が直線状である）場合もある。

スクロールハウジング１７内には、第１吸込口２２Ａを介して、分離筒１４が挿入されている。図１と図２を比較対照することにより理解できるように、分離筒１４の入口側端部（上部）２４の断面は概ね矩形である。分離筒１４の中央部１５の断面は円形（又は、概ね円形）である。分離筒１４の断面形状は、入口側端部２４から中央部１５に近づくに従って、矩形から円形（又は、概ね円形）に滑らかに推移する。分離筒１４の出口側端部（下部）１６は、下端に近づくに従って拡径するフレア形状を有しているとともに、下端は円形である。

分離筒１４は、第１吸込口２２Ａの半径方向内側及び第１羽根車５の翼列５０Ａの半径方向内側を通って、軸方向に延びている。分離筒１４の入口側端部２４は、スクロールハウジング１７の外側（第１吸込口２２Ａよりも軸方向上側）に位置している。分離筒１４の出口側端部１６は、軸方向において仕切壁２０と略同じ位置となるように設けられている。

分離筒１４の全体が樹脂射出成形により一体成形されていてもよい。これに代えて、分離筒１４の入口側端部（上部）２４と、分離筒１４の中央部１５及び下部出口側端部（下部）１６を別々に成形した後に、両者を連結してもよい。

分離筒１４は、スクロールハウジング１７内に吸入される空気の流れを、分離筒１４の外側の第１通路１４Ａを通る第１空気流と、分離筒１４の内側の第２通路１４Ｂを通る第２空気流とに分割する。第１空気流は、第１スクロール１８の第１吸込口２２Ａのうちの分離筒１４の外周面１４１より外側のリング状領域を通って第１羽根車５の翼列５０Ａの半径方向内側に流入する。第２空気流は、分離筒１４の上端から分離筒１４の内側に入り、第２スクロール１９の第２吸込口２２Ｂを通って第２羽根車６の翼列６０Ａの半径方向内側に流入する。従って、第１スクロール１８の第１吸込口２２Ａのうちの分離筒１４の外周面１４１より外側のリング状領域がスクロールハウジング１７の第１吸入口、分離筒１４の入口側端部２４がスクロールハウジング１７の第２吸入口、と見なすこともできる。分離筒１４の出口側端部１６は、流入した第１空気流を半径方向外向きに転向して第１スクロール１８に案内するとともに、流入した第２空気流を半径方向外向きに転向して第２スクロール１９に案内する。

空調装置の空気取入部は、ハウジング２１を有している。このハウジング２１は、スクロールハウジング１７と区別するために、「空気取入ハウジング」と呼ぶこととする。スクロールハウジング１７と空気取入ハウジング２１とは、一体成形されていてもよいし、別々に作製された後にネジ止め、接着、嵌め込み等の手法により連結されてもよい。スクロールハウジング１７及び空気取入ハウジング２１は空調装置ケーシングの一部を成す。なお、好適な一実施形態においては、分離筒１４は、スクロールハウジング１７及び空気取入ハウジング２１とは別体の部品であり、空気取入ハウジング２１によって所定位置に支持される。

空気取入ハウジング２１は、第１開口２５、第２開口２６、第３開口２７及び第４開口２８を有している。第１開口２５及び第３開口２７を介して、空気取入ハウジング２１の内部空間２３に、車室内空間２９（詳細は図示せず）から、内気（車室内空気）を導入することができる。つまり、第１開口２５及び第３開口２７は、空気取入ハウジング２１内に内気を取り込むための第１及び第２の内気導入口である。また、第２開口２６及び第４開口２８を介して、空気取入ハウジング２１の内部空間２３に、車両に備えられた外気導入路の出口３０（詳細は図示せず）から、外気（車両外部から取り入れた空気）を導入することができる。つまり、第２開口２６及び第４開口２８は、空気取入ハウジング２１内に外気を取り込むための第１及び第２の外気導入口である。

ドア３１を回転軸３１Ａ周りに回転させることにより、第１開口２５から空気取入ハウジング２１内への空気（内気）の流入を許容または遮断することができる。ドア３２を回転軸３２Ａ周りに回転させることにより、第２開口２６から空気取入ハウジング２１内への空気（外気）の流入を許容または遮断することができる。ドア３３を回転軸３３Ａ周りに回転させて位置を切り替えることにより、第３開口２７及び第４開口２８のうちのいずれか一方を介して空気取入ハウジング２１内へ空気（内気または外気）を流入させることができる。

第１開口２５及び／又は第２開口２６から空気取入ハウジング２１内に導入された空気のほぼ全てが第１通路１４Ａを通るように、かつ、第３開口２７及び／又は第４開口２８から空気取入ハウジング２１に導入された空気のほぼ全てが第２通路１４Ｂを通るように、空気取入ハウジング２１及び分離筒１４が形成されている。

第１開口２５、第２開口２６、第３開口２７及び第４開口２８が配置される領域と分離筒１４の入口側端部２４との間において、空気取入ハウジング２１内には、空気中のダスト、パーティクル等の汚染物質を除去するためのフィルタ３５が設けられている。フィルタ３５は、好ましくは単一のフィルタエレメントからなる。

次に、図５を参照して、本実施の形態の空調装置の各吹出口と遠心送風機１との間の構成について説明する。図５に示すように、遠心送風機１と各吹出口との間には、ケース４０が設けられている。ケース４０内には、上側送風路４２Ａ及び下側送風路４２Ｂが設けられている。上側送風路４２Ａと下側送風路４２Ｂとは上下に積層されており、これらの間に設けられた壁４４により互いに分離されている。上側送風路４２Ａは第１スクロール１８の吐出口１８０に接続されており、下側送風路４２Ｂは第２スクロール１９の吐出口１９０に接続されている。

送風機１の下流側において、ケース４０内には、冷却用熱交換器（エバポレータ）４６が設けられている。冷却用熱交換器４６の上側部分４６Ａは上側送風路４２Ａ内に位置し、冷却用熱交換器４６の下側部分４６Ｂは下側送風路４２Ｂ内に位置している。冷却用熱交換器４６は、そこを通過する空気から熱を奪い、かつ、空気の湿度が高い場合には空気中の水分を凝縮させることにより空気の湿度を下げる。

冷却用熱交換器４６の下流側において、ケース４０内には、加熱用熱交換器（ヒータコア）４８が設けられている。加熱用熱交換器４８の上側部分４８Ａは上側送風路４２Ａ内に位置し、加熱用熱交換器４８の下側部分４８Ｂは下側送風路４２Ｂ内に位置している。加熱用熱交換器４８は、そこを通過する空気を加熱する。

加熱用熱交換器４８の上側部分４８Ａは上側送風路４２Ａの全断面を占有してはいない。上側送風路４２Ａの加熱用熱交換器４８が存在しない領域が、上側送風路４２Ａを流れる空気が加熱用熱交換器４８の上側部分４８Ａを通過しないで（上側部分４８Ａを迂回して）加熱用熱交換器４８の下流側に流れることを可能とするバイパス経路４９Ａとなっている。

同様に、加熱用熱交換器４８の下側部分４８Ｂは下側送風路４２Ｂの全断面を占有してはいない。下側送風路４２Ｂの加熱用熱交換器４８が存在しない領域が、下側送風路４２Ｂを流れる空気が加熱用熱交換器４８の下側部分４８Ｂを通過しないで（下側部分４８Ｂを迂回して）加熱用熱交換器４８の下流側に流れることを可能とするバイパス経路４９Ｂとなっている。

冷却用熱交換器４６と加熱用熱交換器４８との間において、上側送風路４２Ａ及び下側送風路４２Ｂには、上側温調ドア７０Ａ及び下側温調ドア７０Ｂがそれぞれ設けられている。上側温調ドア７０Ａは水平方向（図５の紙面垂直方向）に延びる旋回軸線を中心として旋回することができ、これによって、上側送風路４２Ａにおいて加熱用熱交換器４８を通過する空気の割合を調節することができる。同様に、下側温調ドア７０Ｂは水平方向に延びる旋回軸線を中心として旋回することができ、これによって、下側送風路４２Ｂにおいて加熱用熱交換器４８を通過する空気の割合を調節することができる。

ケース４０内の加熱用熱交換器４８の下流側に形成された混合室７１内で、上側送風路４２Ａを流れてきた空気と、下側送風路４２Ｂを流れてきた空気とが混合される。

混合空間７１の上側（壁４４よりも上方）には、デフロスト吹出通路７２及びベント吹出通路７４が面している。混合室７１の下側（壁４４よりも下方）には、フット吹出通路７６が面している。３つの吹出通路７２、７４、７６がこのように配置されているので、混合室７１室内では上記の通り空気が混合されるとはいえ、上側送風路４２Ａから混合室７１内に流出した空気はデフロスト吹出通路７２及びベント吹出通路７４に入ってゆきやすい傾向にあり、下側送風路４２Ｂから混合室７１内に流出した空気はフット吹出通路７６に入ってゆきやすい傾向にある。したがって、第１スクロール１８から吹き出された空気は、デフロスト吹出通路７２及びベント吹出通路７４に入ってゆきやすい傾向にあり、第２スクロール１９から吹き出された空気はフット吹出通路７６に入ってゆきやすい傾向にある。なお、図示しないが、混合室７１のうち加熱用熱交換器４８の下流側の空間に、壁４４の上方と下方とを仕切ることを可能とする開閉ドアを設けてもよい。開閉ドアにより混合室７１を壁４４の上方と下方とに仕切った場合、第１スクロール１８から吹き出された空気をデフロスト吹出通路７２およびベント吹出通路７４に入れ、フット吹出通路７６には入れないことができる。あるいは、第２スクロール１９から吹き出された空気をフット吹出通路７６に入れ、デフロスト吹出通路７２及びベント吹出通路７４に入れないことができる。

デフロスト吹出通路７２の下流端は、車室内のフロントガラスの内面に向けて空気を吹き出す図示しないデフロスト吹出口に接続されている。ベント吹出通路７４の下流端は、運転席及び助手席（場合によっては後席も）に座っている乗員の上半身に向けて空気を吹き出す図示しないベント吹出口に接続されている。フット吹出通路７６の下流端は、運転席及び助手席（場合によっては後席も）に座っている乗員の足元に向けて空気を吹き出す図示しないフット吹出口に接続されている。

デフロスト吹出通路７２、ベント吹出通路７４及びフット吹出通路７６には（図示例ではこれらの吹出通路７２，７４，７６の入口部分には）、これらの吹出通路７２，７４，７６の開口面積を調整するためのデフロストドア７２Ｄ、ベントドア７４Ｄ及びフットドア７６Ｄがそれぞれ設けられている。

上側温調ドア７０Ａ及び下側温調ドア７０Ｂ、並びにデフロストドア７２Ｄ、ベントドア７４Ｄ及びフットドア７６Ｄの各々は、車載マイクロコンピュータなどからなる制御部によって制御される図示しないアクチュエータにより駆動され、任意の旋回位置に停止させることができる。制御部は、車両用空調装置の一部として設けられる場合と、車両用空調装置が搭載される車両の一部（例えば、エンジンコントロールユニット）として設けられる場合とがあり、本発明においていずれの形態、またはその両方に設けられるものであっても構わない。

ところで、上述のフットモードでの運転を行う場合には、例えば図５に示すように、上側温調ドア７０Ａおよび下側温調ドア７０Ｂは、上側送風路４２Ａにおいて加熱用熱交換器４８を通過する空気の割合と下側送風路４２Ｂにおいて加熱用熱交換器４８を通過する空気の割合とが概ね等しくなるような旋回位置に位置付けられる。また、フットドア７６Ｄが全開にされる一方、ベントドア７４Ｄは全閉にされ、デフロストドア７２Ｄは全閉にはされないものの、デフロスト吹出通路４２の開口面積が所望の程度に小さくなるような旋回位置に位置付けられる。

このような各ドア７０Ａ，７０Ｂ，７２Ｄ，７４Ｄ，７６Ｄの配置により、上側送風路４２Ａの通気抵抗が上昇して、第１スクロール１８から吹き出される空気の量が低下してしまう。この結果、空調装置全体から得られる風量が低下し、空調装置の暖房機能の低下等の問題が生じる。このような問題を解決するために羽根車５，６の回転数を上げると、消費電力が上昇し、また騒音の原因となる。

この点に関し本件発明者が鋭意研究を重ねた結果、次のような知見を得た。すなわち、通気抵抗が十分に低い送風路に送風するスクロールについては、当該スクロールの一部の寸法を大きくすることで当該スクロールから得られる風量を増大させることができる。そして、フットモードの場合、下側送風路４２Ｂの通気抵抗は十分に低く、第２スクロール１９の寸法を大きくすることで第２スクロール１９からの風量を増大させることができる。

このような事情を考慮して、本実施形態においては、図１乃至図４に示すように、第１スクロール１８及び第２スクロール１９は、第２スクロール１９の少なくとも一部の寸法が第１スクロール１８の当該一部に対応する部分の寸法よりも大きくなるように、形成されている。より具体的には、第１スクロール１８及び第２スクロール１９は、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の少なくとも一部の巻き角範囲内において、同じ巻き角における第１スクロール１８及び第２スクロール１９の子午断面同士を比較したときに、第２空気流路１９１の断面積が第１空気流路１８１の断面積よりも大きい、という関係が、任意の巻き角に対して成立するように形成されている。以下、この点について、図１乃至図４を参照して、さらに詳細に説明する。

図３に示すように、回転軸線Ａｘと第１スクロール１８の舌部１８Ｔの中心点１８Ｔｐとを結ぶ仮想線分を第１基準線分Ｌ０１とする。また、図４に示すように、回転軸線Ａｘと第２スクロール１９の舌部１９Ｔの中心点１９Ｔｐとを結ぶ仮想線分を第２基準線分Ｌ０２とする。ここでスクロールの舌部の中心点とは、当該スクロールに収容される羽根車の回転軸線に直交する舌部の断面において、舌部の先端部がなす円弧の中心となる点である。

図３において、第１基準線分Ｌ０１によって示される位置が、第１スクロール１８の巻き角を測定する際に基準となる位置である。すなわち、第１基準線分Ｌ０１によって示される位置が、第１スクロール１８における巻き角０°の位置（いわゆる「巻き始めの位置」）である。そして、第１基準線分Ｌ０１の位置から回転軸線Ａｘの周りに第１羽根車５の回転方向Ｇに沿ってα°進んだ位置が、第１スクロール１８における巻き角α°の位置である。図３においては、第１スクロール１８における巻き角２００°の位置が二点鎖線Ｌ１１で示されており、第１スクロール１８における巻き角３００°の位置が一点鎖線Ｌ２１で示されている。

同様に、図４において、第２基準線分Ｌ０２によって示される位置が、第２スクロール１９の巻き角を測定する際に基準となる位置である。すなわち、第２基準線分Ｌ０２によって示される位置が、第２スクロール１９における巻き角０°の位置（いわゆる「巻き始めの位置」）である。そして、第２基準線分Ｌ０２の位置から回転軸線Ａｘの周りに第２羽根車６の回転方向Ｇに沿ってβ°進んだ位置が、第２スクロール１９における巻き角β°の位置である。図４においては、第２スクロール１９における巻き角２００°の位置が二点鎖線Ｌ１２で示されており、第２スクロール１９における巻き角３００°の位置が一点鎖線Ｌ２２で示されている。

舌部１８Ｔの中心点１８Ｔｐと舌部１９Ｔの中心点１９Ｔｐとは、軸方向に見て同じ位置であることが好ましい。かつ、舌部１８Ｔの中心点１８Ｔｐから舌部１８Ｔの先端部までの半径と舌部１９Ｔの中心点１９Ｔｐから舌部１９Ｔの先端部までの半径とは、同じ寸法であることが好ましい。第１スクロール１８と第２スクロール１９の舌部１８Ｔ，１９Ｔにおける段差が生じることが無く、騒音の増加を抑制することができる。

上述したように、第１スクロール１８及び第２スクロール１９は、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の少なくとも一部の巻き角範囲内において、同じ巻き角における第１スクロール１８及び第２スクロール１９の子午断面同士を比較したときに、第２空気流路１９１の断面積が第１空気流路１８１の断面積よりも大きい、という関係が、任意の巻き角に対して成立するように形成されている。とりわけ、図１乃至図４に示す例においては、第１スクロール１８及び第２スクロール１９は、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の少なくとも一部の巻き角範囲内において、同じ巻き角における第１スクロール１８及び第２スクロール１９の子午断面同士を比較したときに、第２スクロール１９の内周面１９ｅと第２羽根車６の外周面６ｅとの距離（第２空気流路１９１の幅）が、第１スクロール１８の内周面１８ｅと第１羽根車５の外周面５ｅとの距離（第１空気流路１８１の幅）よりも大きい、という関係が、任意の巻き角に対して成立するように形成されている。

上述の少なくとも一部の巻き角範囲は、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の巻き角が２００°〜３００°の範囲であることが、好ましい。本実施形態では、当該範囲内において第２スクロール１９の第２空気流路１９１の幅を大きくしたので、第２スクロール１９から通気抵抗の低い下側送風路４２Ｂに吹き出される空気の量を、効果的に増大させることができる。

さらに、上述の少なくとも一部の巻き角範囲は、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の巻き角が０°〜３００°の範囲であることが、より好ましい。本実施形態では、当該範囲内において第２スクロール１９の第２空気流路１９１の幅を大きくしたので、第２スクロール１９から通気抵抗の低い下側送風路４２Ｂに吹き出される空気の量を、より効果的に増大させることができる。

もちろん、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の少なくとも一部の巻き角範囲内において、同じ巻き角における第１スクロール１８及び第２スクロール１９の子午断面同士を比較したときに、第２空気流路１９１の断面積が第１空気流路１８１の断面積よりも大きい、という関係が成り立っていれば、他の巻き角範囲内における第１空気流路１８１の断面積と第２空気流路１９１の断面積との関係は任意である。例えば、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の巻き角が２００°〜３００°の範囲内において、同じ巻き角における第１スクロール１８及び第２スクロール１９の子午断面同士を比較したときに、第２空気流路１９１の断面積が第１空気流路１８１の断面積よりも大きい、という関係が成り立っている場合、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の巻き角が０°〜２００°の範囲内においては、同じ巻き角における第１スクロール１８及び第２スクロール１９の子午断面同士を比較したときに、第２空気流路１９１の断面積と第１空気流路１８１の断面積とは、互いに等しくてもよい。

また、通気抵抗が十分に高い送風路に送風するスクロールについては、当該スクロールの一部において、当該スクロールに収容される羽根車の回転方向における当該スクロールの内周面と当該羽根車の外周面との距離の単位巻き角当たりの増加量（以下、「スクロールの単位巻き角当たりの拡がり量」という）を小さくすることで、送風路の通気抵抗の高さに起因した当該スクロールから当該送風路への風量の低下を抑制することができる。これは、スクロールの単位巻き角当たりの拡がり量を小さくすると、当該スクロールの空気を押し出す能力が向上するためであると考えられる。そして、本件発明者は、フットモードの場合、上側送風路４２Ａの通気抵抗は十分に高いので、第１スクロール１８の一部においてその単位巻き角当たりの拡がり量を小さくすることで、第１スクロール１８から上側送風路４２への風量の低下を抑制することができることを見出した。

このような事情を考慮して、本実施の形態では、図３及び図４に示すように、第１スクロール１８及び第２スクロール１９は、その少なくとも一部において、第１スクロール１８の単位巻き角当たりの拡がり量が第２スクロール１９の単位巻き角当たりの拡がり量よりも小さくなるように、形成されている。より具体的には、第１スクロール１８及び第２スクロール１９は、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の少なくとも一部の巻き角範囲内において、第１空気流路１８１の内周面１８ｅと第１羽根車５の外周面５ｅとの距離（第１空気流路１８１の幅）の単位巻き角当たりの増加量が第２空気流路１９１の内周面１９ｅと第２羽根車６の外周面６ｅとの距離（第２空気流路１９１の幅）の単位巻き角当たりの増加量よりも小さい、という関係が成立するように形成されている。

第１空気流路１８１の単位巻き角当たりの拡がり量が第２空気流路１９１の単位巻き角当たりの拡がり量よりも小さくされる上述の少なくとも一部の巻き角範囲は、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の巻き角が２００°〜３００°の範囲であることが、好ましい。ここで、第１スクロール１８において巻き角が２００°〜３００°の範囲は、第１スクロール１８の空気を押し出す能力に大きく影響する範囲である。本実施形態では、当該範囲内における第１空気流路１８１の単位巻き角当たりの拡がり量を小さくしたので、フットモードにおける第１スクロール１８から上側送風路４２Ａへの風量の低下を、効果的に抑制することができる。

より具体的には、図３及び図４に示すように、本実施の形態の第１スクロール１８は、その巻き角が２００°〜３００°の範囲内において（すなわち図３の二点鎖線Ｌ１１と一点鎖線Ｌ２１との間において）、第１スクロール１８の第１空気流路１８１の幅が第１の増加量だけ増加するように形成されている。また、第２スクロール１９は、その巻き角が２００°〜３００°の範囲内において（すなわち図４の二点鎖線Ｌ１２と一点鎖線Ｌ２２との間において）、第２スクロール１９の第２空気流路１９１の幅が第１の増加量よりも大きい第２の増加量だけ増加するように形成されている。

さらに、第１空気流路１８１の単位巻き角当たりの拡がり量が第２空気流路１９１の単位巻き角当たりの拡がり量よりも小さくされる上述の少なくとも一部の巻き角範囲は、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の巻き角が０°〜３００°の範囲であることが、より好ましい。本実施形態では、当該範囲内において第１空気流路１８１の単位巻き角当たりの拡がり量を小さくしたので、フットモードにおける第１スクロール１８から上側送風路４２Ａへの風量の低下を、より効果的に抑制することができる。

より具体的には、図３及び図４に示すように、本実施の形態の第１スクロール１８は、その巻き角が０°〜３００°の範囲内において（すなわち図３の破線Ｌ０１と一点鎖線Ｌ２１との間において）、第１スクロール１８の第１空気流路１８１の幅が第３の増加量だけ増加するように形成されている。また、第２スクロール１９は、その巻き角が０°〜３００°の範囲内において（すなわち図４の破線Ｌ０２と一点鎖線Ｌ２２との間において）、第２スクロール１９の第２空気流路１９１の幅が第３の増加量よりも大きい第４の増加量だけ増加するように形成されている。

もちろん、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の少なくとも一部の巻き角範囲内において、第１スクロール１８の単位巻き角当たりの拡がり量が第２スクロール１９の単位巻き角当たりの拡がり量よりも小さい、という関係が成り立っていれば、他の巻き角範囲内における第１空気流路１８１の単位巻き角当たりの拡がり量と第２空気流路１９１の単位巻き角当たりの拡がり量との関係は任意である。例えば、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の巻き角が２００°〜３００°の範囲内において、第１スクロール１８の単位巻き角当たりの拡がり量が第２スクロール１９の単位巻き角当たりの拡がり量よりも小さい、という関係が成り立っている場合、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の巻き角が０°〜２００°の範囲内においては、第１スクロール１８の単位巻き角当たりの拡がり量と第２スクロール１９の単位巻き角当たりの拡がり量とは、互いに等しくてもよい。

さらに、本件発明者の得た知見によれば、スクロールに収容された羽根車の翼の幅を小さくすることで、当該スクロールから吹き出される空気の量を増大させることができる。これは、翼の幅を小さくすると、翼それ自体により生じる通気抵抗が小さくなるためであると考えられる。このような事情を考慮して、本実施の形態における遠心送風機１においては、図１乃至図４から分かるように、第２羽根車６の複数の翼６０の幅Ｗ２が、第１羽根車５の複数の翼５０の幅Ｗ１よりも相対的に小さい。これにより、第２スクロール１９からフット吹出口へ向けて吹き出される空気の量を増大させることができる。

また、本件発明者の得た知見によれば、スクロールに収容された羽根車の翼の枚数を少なくすることで、当該スクロールから吹き出される空気の量を増大させることができる。これは、翼の枚数を少なくすると、翼それ自体により生じる通気抵抗が小さくなるためであると考えられる。このような事情を考慮して、本実施の形態における遠心送風機１においては、図３及び図４から分かるように、第２羽根車６の複数の翼６０の数が、第１羽根車５の複数の翼５０の数よりも少ない。これにより、第２スクロール１９からフット吹出口へ向けて吹き出される空気の量を増大させることができる。

次に、図１〜図４に示す車両用空調装置の動作について説明する。

車両用空調装置の第１の動作モードでは、第２開口２６及び第４開口２８が開かれ、第１開口２５及び第３開口２７が閉じられる。この状態は図示されていない。この場合、第２開口２６から導入された外気は、分離筒１４の外側の第１通路１４Ａを通り、第１羽根車５の翼列５０Ａに流入する第１空気流を形成する。また、第４開口２８から導入された外気は、分離筒１４の内側の第２通路１４Ｂを通り、第２羽根車６の翼列６０Ａに流入する第２空気流を形成する。第１の動作モードは、外気モードと呼ばれることもある。

第２の動作モードでは、第２開口２６及び第３開口２７が開かれ、第１開口２５及び第４開口２８が閉じられる。この状態は図１及び図２に示されている。この場合、第２開口２６から導入された外気ＦＥは、分離筒１４の外側の第１通路１４Ａを通り、第１羽根車５の翼列５０Ａに流入する第１空気流を形成する。また、第３開口２７から導入された内気ＦＲは、分離筒１４の内側の第２通路１４Ｂを通り、第２羽根車６の翼列６０Ａに流入する第２空気流を形成する。第２の動作モードは、内外気二層流モードと呼ばれることもある。

第３の動作モードでは、第１開口２５及び第３開口２７が開かれ、第２開口２６及び第４開口２８が閉じられる。この状態は図示されていない。この場合、第１開口２５から導入された内気は、分離筒１４の外側の第１通路１４Ａを通り、第１羽根車５の翼列５０Ａに流入する第１空気流を形成する。また、第３開口２７から導入された内気は、分離筒１４の内側の第２通路１４Ｂを通り、第２羽根車６の翼列６０Ａに流入する第２空気流を形成する。第３の動作モードは、内気モードと呼ばれることもある。

第２の動作モード（内外気二層流モード）は、例えば、フットモードでの運転を行うときに用いられる。フットモードでは、主にフット吹出口（図示せず）から空気を吹き出して乗員の足元に風を当てるとともに、乗員の温熱快適性確保のため、デフロスト吹出口（図示せず）からも補助的に温風を吹き出している。この場合、第２羽根車６の翼列６０Ａに流入する内気ＦＲが、第２空気流路１９１及び下側送風路４２Ｂを介して主にフット吹出口に供給される。また、第１羽根車５の翼列５０Ａに流入する外気ＦＥが、第１空気流路１８１及び上側送風路４２Ａを介してデフロスト吹出口及びフット吹出口に供給される。

フットモードでは、図５に示すように、上側温調ドア７０Ａおよび下側温調ドア７０Ｂは、上側送風路４２Ａにおいて加熱用熱交換器４８を通過する空気の割合と下側送風路４２Ｂにおいて加熱用熱交換器４８を通過する空気の割合とが概ね等しくなるような旋回位置に位置付けられる。また、フットドア７６Ｄが全開にされる一方、ベントドア７４Ｄは全閉にされ、デフロストドア７２Ｄは全閉にされないものの、デフロスト吹出通路４２の開口面積が所望の程度に小さくなるような旋回位置に位置付けられる。

このように各ドア７０Ａ，７０Ｂ，７２Ｄ，７４Ｄ，７６Ｄが配置されることにより、上側送風路４２Ａの通気抵抗が高くなる。上側送風路４２Ａの通気抵抗が高くなると、第１スクロール１８から吹き出される空気の量が減って、空調装置全体から得られる風量（すなわちデフロスト吹出口およびフット吹出口から得られる風量の総和）が少なくなることが懸念される。

しかしながら、本実施形態においては、第１スクロール１８及び第２スクロール１９が、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の少なくとも一部の巻き角範囲内において、同じ巻き角における第１スクロール１８及び第２スクロール１９の子午断面同士を比較したときに、第２空気流路１９１の断面積が第１空気流路１８１の断面積よりも大きい、という関係が任意の巻き角に対して成立するように形成されている。これにより、フットモードにおける第２スクロール１９から第２空気流路１９１への風量を増大させることができる。この結果、フットモードにおいて空調装置全体から得られる風量（デフロスト吹出口及びフット吹出口から得られる風量の総和）が所望の風量よりも少なくなってしまう、ということが抑制され得る。

また、本実施の形態においては、第１スクロール１８及び第２スクロール１９は、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の少なくとも一部の巻き角範囲内において、第１スクロール１８の単位巻き角当たりの拡がり量が第２スクロール１９の単位巻き角当たりの拡がり量よりも小さい、という関係が成立するように形成されている。これにより、フットモードにおける第１スクロール１８から上側送風路４２Ａへの風量の低下を抑制することができる。このことによっても、フットモードにおいて空調装置全体から得られる風量が所望の風量よりも少なくなってしまう、ということが抑制され得る。

さらに、本実施の形態においては、第２羽根車６の複数の翼６０の幅Ｗ２が、第１羽根車５の複数の翼５０の幅Ｗ１よりも相対的に小さい。これにより、第２スクロール１９からフット吹出口へ吹き出される空気の量を増大させることができる。このことによっても、フットモードにおいて空調装置全体から得られる風量が所望の風量よりも少なくなってしまう、ということが抑制され得る。

また、本実施の形態においては、第２羽根車６の複数の翼６０の数が、第１羽根車５の複数の翼５０の数よりも少ない。これにより、第２スクロール１９からフット吹出口へ吹き出される空気の量を増大させることができる。このことによっても、フットモードにおいて空調装置全体から得られる風量が所望の風量よりも少なくなってしまう、ということが抑制され得る。

ここまで、第２の動作モードを、フットモードでの運転を行うとして説明してきたが、別な実施形態としてデフフットモードでの運転に適用することもできる。デフフットモードにおいても、第２スクロール１９から第２空気流路１９１への風量を増大させることができるので、空調装置全体から得られる風量（デフロスト吹出口及びフット吹出口から得られる風量の総和）が所望の風量よりも少なくなってしまう、ということが抑制され得る。

１ 遠心送風機
５ 第１羽根車
５０ 第１羽根車の翼
６ 第２羽根車
６０ 第２羽根車の翼
１３ モータ
１４ 分離筒
１６ 出口側端部
１７ スクロールハウジング
１８ 第１スクロール
１８０ 第１吐出口
１８１ 第１空気流路
１９ 第２スクロール
１９０ 第２吐出口
１９１ 第２空気流路
２０ 仕切壁
２１ 空気取入ハウジング
４２Ａ 上側送風路
４２Ｂ 下側送風路
Ａｘ 回転軸線

Claims (8)

1. 車両用の遠心送風機（１）であって、
   モータ（１３）と、
   周方向翼列（５０Ａ）を形成する複数の翼（５０）を有し、前記モータ（１３）により軸方向に延びる回転軸線（Ａｘ）周りに回転駆動されて、前記翼列（５０Ａ）の半径方向内側の空間の空気を遠心方向に向けて吹き出す第１羽根車（５）と、
   前記軸方向に開口する第１吸込口（２２Ａ）と周方向に開口する第１吐出口（１８０）とを有し、前記第１羽根車（５）を収容する第１スクロール（１８）であって、前記第１羽根車（５）の回転により、前記第１吸込口（２２Ａ）から吸い込んだ空気を前記第１吐出口（１８０）からデフロスト吹出口及び／またはベント吹出口に送り出すことが可能な第１スクロール（１８）と、
   周方向翼列（６０Ａ）を形成する複数の翼（６０）を有し、前記モータ（１３）により前記回転軸線（Ａｘ）周りに回転駆動されて、前記翼列（６０Ａ）の半径方向内側の空間の空気を遠心方向に向けて吹き出す第２羽根車（６）と、
   前記軸方向に開口する第２吸込口（２２Ｂ）と周方向に開口する第２吐出口（１９０）とを有し、前記第２羽根車（６）を収容する第２スクロール（１９）であって、前記第２羽根車（６）の回転により前記第２吸込口（２２Ｂ）から吸い込んだ空気を前記第２吐出口（１９０）からフット吹出口に送り出すことが可能な第２スクロール（１９）と、
   を備え、
   前記第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）は、前記第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）の少なくとも一部の巻き角範囲内において、同じ巻き角における前記第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）の子午断面同士を比較したときに、前記第２スクロール（１９）の内周面、上面及び下面並びに前記第２羽根車（６）の外周面によって区画される第２空気流路の断面積が、前記第１スクロール（１８）の内周面、上面及び下面並びに前記第１羽根車（５）の外周面によって区画される第１空気流路の断面積よりも大きい、という関係が、任意の巻き角に対して成立するように形成されている、遠心送風機（１）。
2. 前記第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）は、前記第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）の前記少なくとも一部の巻き角範囲内において、同じ巻き角における前記第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）の子午断面同士を比較したときに、前記第２スクロール（１９）の内周面と前記第２羽根車（６）の外周面との距離が、前記第１スクロール（１８）の内周面と前記第１羽根車（５）の外周面との距離よりも大きい、という関係が、任意の巻き角に対して成立するように形成されている、請求項１に記載の遠心送風機（１）。
3. 前記第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）は、前記第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）の前記少なくとも一部の巻き角範囲内において、前記第１羽根車（５）の回転方向における前記第１スクロール（１８）の内周面と前記第１羽根車（５）の外周面との距離の単位巻き角当たりの増加量が、前記第２羽根車（６）の回転方向における前記第２スクロール（１９）の内周面と前記第２羽根車（６）の外周面との距離の単位巻き角当たりの増加量よりも小さい、という関係が成立するように形成されている、請求項１または２に記載の遠心送風機（１）。
4. 前記少なくとも一部の巻き角範囲は、第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）の巻き角が２００°〜３００°の範囲である、請求項１乃至３のいずれかに記載の遠心送風機（１）。
5. 前記少なくとも一部の巻き角範囲は、第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）の巻き角が０°〜３００°の範囲である、請求項４に記載の遠心送風機（１）。
6. 前記第１羽根車（５）及び前記第２羽根車（６）は、一体に形成されており、
   前記第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）は、一体に成形されたスクロールハウジング（１７）の内部空間を仕切壁（２０）で前記軸方向に分割することにより、前記軸方向において当該仕切壁（２０）の両側に形成されており、
   前記第１スクロール（１８）は、前記軸方向の一側に位置し、
   前記第１吸込口（２２Ａ）は、前記第１スクロール（１８）のうち前記軸方向の一側に開口しており、
   前記第２スクロール（１９）は、前記軸方向の他側に位置し、
   前記第２吸込口（２２Ｂ）は、前記第２スクロール（１９）のうち前記軸方向の一側に開口しており、
   前記第１スクロール（１８）の内部空間と前記第２スクロール（１９）の内部空間とは、前記第２吸込口（２２Ｂ）を介して連通しており、
   前記遠心送風機（１）は、更に、
   前記第１吸込口（２２Ａ）の半径方向内側及び前記第１羽根車（５）の前記翼列（５０Ａ）の半径方向内側を通って前記軸方向に延びる分離筒（１４）であって、前記第１吸込口（２２Ａ）から前記スクロールハウジング（１７）内に吸入される空気の流れを、前記分離筒（１４）の外側を通る第１空気流と、前記分離筒（１４）の内側を通る第２空気流とに分割するように設けられ、かつ、前記第１空気流を半径方向外向きに転向して前記第１スクロール（１８）に案内するとともに、前記第２空気流を半径方向外向きに転向して前記第２スクロール（１９）に案内する出口側端部（１６）を有している、分離筒（１４）を備えている、請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心送風機（１）。
7. 前記第２羽根車（６）の前記複数の翼（６０）の幅（Ｗ２）が、前記第１羽根車（５）の前記複数の翼（５０）の幅（Ｗ１）よりも小さい、請求項１乃至６のいずれかに記載の遠心送風機（１）。
8. 前記第２羽根車（６）の前記複数の翼（６０）の数が、前記第１羽根車（５）の前記複数の翼（５０）の数よりも少ない、請求項１乃至７のいずれかに記載の遠心送風機（１）。

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