JP4061949B2

JP4061949B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP4061949B2
Application number: JP2002105522A
Authority: JP
Inventors: 健治森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-04-08
Also published as: JP2003291626A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心送風機により車室内へ向けて空気を送風する車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両用空調装置は、図４（ａ）に示すように、ファン吸込口（２４ａ）が形成されたファンケーシング（２３）内に遠心式ファン（２１）を配置して構成された遠心送風機（２０）と、ファン吸込口（２４ａ）と連通する内外気切替箱（１０）とを備えている。そして、外気導入口（１２）は、内外気切替箱（１０）のうち上側の壁面部（１０ａ）に形成されている。そして、内外気切替箱（１０）は、ファン吸込口（２４ａ）から外気導入口（１２）に向かって、遠心式ファン（２１）の回転軸中心と略平行に延びる形状に形成されている。
【０００３】
なお、Ａ矢視図である図４（ｂ）に示すように、ファン吸込口（２４ａ）から吸い込まれた空気は、矢印Ｂに示すように遠心式ファン（２１）の回転周方向に吹き出された後、車室内へ向けて送風される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような遠心送風機（２０）では、内外気切替箱（１０）から切り離した単体の状態において、ファン吸込口（２４ａ）における風速分布は不均一であり、最も風速が速くなる最大風速部が存在する。すなわち、ファン吸込口（２４ａ）の直上から回転軸中心に沿って空気を吸い込ませる場合よりも、回転軸中心に対して最大風速部に偏った側からファン吸込口（２４ａ）に空気を吸い込ませた方が、吸込抵抗が小さくなる。
【０００５】
しかしながら、上記従来の空調装置では、上述の風速分布の特性とは無関係に、回転軸中心と略平行に延びる形状に内外気切替箱（１０）を形成しているので、風速分布特性が生かされておらず、吸込抵抗を最大限に低下させるには至っていない。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、遠心送風機により車室内へ向けて空気を送風する車両用空調装置において、外気の吸込抵抗の低減を図ることを目的とする。
【０００７】
【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、上下方向に延びる回転中心軸を有する遠心式ファン（２１）をファンケーシング（２３）内に配置して構成され、車室内へ向けて空気を送風する遠心送風機（２０）と、内外気切替手段（１３）により切替開閉される内気導入口（１１）および外気導入口（１２）が形成され、遠心送風機（２０）の上方に配置された内外気切替箱（１０）とを備え、ファンケーシング（２３）には、上方にて開口して内外気切替箱（１０）と連通するファン吸込口（２４ａ）と、水平方向に開口してファンケーシング（２３）外に空気を吹き出す吹出口（２３ａ）とが形成され、外気導入口（１２）は、内外気切替箱（１０）の上壁面部（１０ａ）に配置されており、遠心式ファン（２１）からファンケーシング（２３）内に吹き出された空気は、ファンケーシング（２３）内を回転中心軸周りに旋回した後に、吹出口（２３ａ）からファンケーシング（２３）外に水平方向に吹き出されるようになっており、ファン吸込口（２４ａ）の開口外縁部にはベルマウス（２４）が形成されており、回転中心軸を通り、吹出口（２３ａ）からの空気の吹出方向（Ｃ）と平行な仮想直線を第１仮想直線（Ｘ−Ｘ’）とし、回転中心軸を通り、第１仮想直線（Ｘ−Ｘ’）および回転中心軸に直角な仮想直線を第２仮想直線（Ｙ−Ｙ’）とし、ベルマウス（２４）における第１仮想直線（Ｘ−Ｘ’）上の部分のうち、第２仮想直線（Ｙ−Ｙ’）に対して吹出口（２３ａ）の側の部分をＰ１部分とし、ベルマウス（２４）のうち、Ｐ１部分からファンケーシング（２３）内における空気の旋回方向（Ｂ）に約９０度回転させた部分をＰ２部分とした場合、遠心送風機（２０）単体の状態で、ファン吸込口（２４ａ）のうち風速が最も速くなる最大風速部（２４ｂ）は、回転中心軸からＰ２部分側にずれた部分であり、内外気切替箱（１０）を、回転中心軸に対して、前記最大風速部（２４ｂ）の側に傾けたことを特徴とする。
【０００８】
これにより、外気導入口（１２）から内外気切替箱（１０）内に流入した外気は、内外気切替箱（１０）の壁面に案内されながら、回転軸中心に対して最大風速部（２４ｂ）に偏った側からファン吸込口（２４ａ）に吸い込まれることとなるので、外気の吸込抵抗の低減を図ることができる。
【０００９】
なお、請求項１に記載の「遠心送風機（２０）単体の状態」とは、遠心送風機（２０）を内外気切替箱（１０）から分離させた状態のことを言う。
【００１０】
なお、請求項２に記載の発明のように、内外気切替箱（１０）の回転中心軸に対する傾きの角度を、１度〜６０度に設定して好適である。また、請求項３に記載の発明のように、内外気切替箱（１０）を、ファン吸込口（２４ａ）から外気導入口（１２）に向かって延びる略直方体の形状に形成して好適である。
【００１１】
なお、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一例である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の車両用空調装置に係る送風機ユニット１を示す側面図であり、当該送風機ユニット１は、車室内前方のインストルメントパネルの中央部から車両幅方向にオフセットして、助手席前方の部位に配置され、図示しないネジ等の締結手段にてインストルメントパネルに固定される。
【００１４】
なお、本実施形態では、左ハンドル車に適用しているため、車両幅方向の右側にオフセットしており、図１中の矢印に示す上下前後方向は、送風機ユニット１を車両に搭載した状態における方向を示している。
【００１５】
本実施形態における送風機ユニット１は、上方部に車室内空気（以下、内気と呼ぶ）と車室外空気（以下、外気と呼ぶ）とを切替導入する内外気切替箱１０を備える。そして、内外気切替箱１０には、内気導入口１１および外気導入口１２が開口しており、その内部には、これら両導入口１１、１２を開閉する内外気切替手段１３が設置されている。
【００１６】
因みに、本実施形態では内外気切替手段１３として、回転軸を中心に回動して両導入口１１、１２を開閉する板ドアを用いているが、本発明の内外気切替手段１３は板ドアに限られることなく、例えばロータリードア、スライドドア等であってもよい。
【００１７】
また、内外気切替箱１０は、上下方向に延びる略直方体形状に形成されている。そして、外気導入口１２は、内外気切替箱１０の上壁面部１０ａに配置されており、内気導入口１１は、内外気切替箱１０の側壁面部１０ｂに配置されている。なお、外気導入口１２は、図１の紙面垂直方向に延びる長方形の形状であり、長方形の長辺が紙面垂直方向に垂直となる向きとなっている。
【００１８】
また、送風機ユニット１は、内外気切替箱１０の下方に遠心送風機２０を備える。そして、遠心送風機２０は、遠心式ファン２１、ファン駆動用モータ２２、および、ファンケーシング２３から構成されている。
【００１９】
また、送風機ユニット１部分では、水平方向に分割面を有する２つの部分、すなわち、内外気切替箱１０と、ファンケーシング２３とに、ケースを２分割している。なお、内外気切替箱１０、ファンケーシング２３は、ポリプロピレン、ＡＢＳ等の樹脂材料で形成されている。
【００２０】
図２は、遠心送風機２０のみを示す図１のＡ矢視図であり、ファンケーシング２３のうち上方部分には、内外気切替箱１０内から遠心送風機２０内へ空気を導くファン吸込口２４ａを備えるベルマウス２４が形成されている。そして、ファン吸込口２４ａから吸い込まれた空気は、遠心式ファン２１の回転軸中心Ｃ１に対して直交する方向に吹き出され、ファンケーシング２３内を回転軸中心Ｃ１周りに矢印Ｂに示すように旋回する。
【００２１】
そして、ファンケーシング２３のうち車両左側部分には、吹出口２３ａが形成されており、ファンケーシング２３内を旋回した空気は、図２中の矢印Ｃに示すように吹出口２３ａから水平方向（車両左右方向）に送風される。そして、吹出口２３ａから車両左方に送風された空気は、図示しない熱交換器等を備える空調ユニットに流入し、空調ユニットにて熱交換した空調空気は車室内へ向けて送風され、インストルメントパネルに設けられた吹出グリルから吹き出される。
【００２２】
ところで、遠心送風機２０が内外気切替箱１０から切り離されて図２に示す単体の状態となった場合において、ファン吸込口２４ａにおける風速分布は不均一であり、最も風速が速くなる最大風速部は、回転軸中心Ｃ１ではなく、回転軸中心Ｃ１から車両後方側にずれた図２の符号２４ｂに示す部分である。
【００２３】
すなわち、図１および図２に示す遠心送風機２０では、ベルマウス２４に沿ってファン吸込口２４ａに流入する空気のうち、ベルマウス２４のうち後述のＰ２部分に沿って矢印Ｄに示すように流入する空気の流速が最も速くなっていることが、本発明者による実験により確認されている。
【００２４】
なお、回転軸中心Ｃ１を通り、矢印Ｃに示す吹出方向と平行な一点鎖線をＸ−Ｘ’とし、回転軸中心Ｃ１を通り、一点鎖線Ｘ−Ｘ’および回転軸中心Ｃ１に直角な一点鎖線をＹ−Ｙ’とし、ベルマウス２４におけるＸ−Ｘ’線上の部分のうち、Ｙ−Ｙ’に対して吹出口２３ａの側の部分をＰ１とし、ベルマウス２４のうち、Ｐ１部分から旋回方向Ｂに約９０度回転させた部分をＰ２とする。なお、一点鎖線Ｘ−Ｘ’は本発明における第１仮想直線に該当するものであり、一点鎖線Ｙ−Ｙ’は本発明における第２仮想直線に該当するものである。
【００２５】
ここで、図１の一点鎖線Ｃ２は、略直方体形状に延びる内外気切替箱１０の断面中心軸を示すものであり、この断面中心軸Ｃ２が遠心式ファン２１の回転軸中心Ｃ１に対して、所定角度θだけ、最大風速部２４ｂの側に傾くようになっている。なお、所定角度θは、１度〜６０度に設定して好適であり、本実施形態では約１０度に設定している。
【００２６】
以上により、本実施形態によれば、外気導入口１３から流入した空気の主流がファン吸込口２４ａのうち風速の最も速い部位に向かうこととなる。すなわち、外気導入口１３から内外気切替箱１０内に流入した外気は、内外気切替箱１０の壁面に案内されながら、回転軸中心Ｃ１に対して最大風速部２４ｂに偏った側からファン吸込口２４ａに吸い込まれることとなる。よって、本実施形態によれば、外気の吸込抵抗の低減を図ることができ、ひいては、送風による騒音を低減できる。
【００２７】
図３は、本実施形態による吸込抵抗低減の効果を説明する図であり、ファン駆動用モータ２２への印加電圧を一定にした条件において、内外気切替箱１０を回転軸中心Ｃ１に対して傾ける向きと、吹出口２３ａから吹き出される風量（ｍ³／ｈ）との関係を実線Ｑに示す。
【００２８】
なお、図２に示す遠心送風機２０は、左ハンドル車用の送風機ユニット１に適用されたものであるのに対し、図３に示す遠心送風機２０は、右ハンドル車用の送風機ユニット１に適用されたものであり、図２の遠心送風機２０を左右逆転させたものである。
【００２９】
そして、実線Ｑに示す実験結果により、回転軸中心Ｃ１に対してベルマウス２４のＰ２部分の側に内外気切替箱１０を傾けた場合に、吹出口２３ａから吹き出される風量が最も多くなる。すなわち、この場合が最も吸込抵抗が低いことが確認できる。
【００３０】
また、印加電圧を一定にした条件において、内外気切替箱１０を回転軸中心Ｃ１に対して傾ける向きと、送風による騒音レベル（ｄＢ）との関係を点線ｄＢ１に示す。また、吹出口２３ａから吹き出される風量を一定にした条件において、内外気切替箱１０を回転軸中心Ｃ１に対して傾ける向きと、送風による騒音レベル（ｄＢ）との関係を一点鎖線ｄＢ２に示す。
【００３１】
これらの点線ｄＢ１および一点鎖線ｄＢ２に示す実験結果により、回転軸中心Ｃ１に対してベルマウス２４のＰ２部分の側に内外気切替箱１０を傾けた場合に、騒音レベルが最も低いことが確認できる。
【００３２】
なお、本実施形態では、内気モードによる内気導入時よりも外気モードによる外気導入時における吸込抵抗低減を優先するようにしている。ところで、車両用空調装置によりオート空調制御する場合には、クールダウン時等には内気モードを選択するが、空調装置の総運転時間のうち大半の時間は、フレッシュ感を得る目的で外気モードを選択するのが一般的である。従って、外気モード時における吸込抵抗低減を優先する本実施形態によれば、上記吸込抵抗低減の効果を効率的に作用させることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、略直方体の内外気切替箱１０を適用しているが、本発明の実施にあたり、内外気切替箱１０の形状はこのような略直方体形状に限られるものではないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の一実施形態に係る車両用空調装置の、送風機ユニット部を示す側面図である。
【図２】図１の遠心送風機のみを示す、Ａ矢視図である。
【図３】図１の送風機ユニットによる吸込抵抗低減の効果を説明する図である。
【図４】従来の車両用空調装置を示す図であり、（ａ）は送風機ユニット部の側面図、（ｂ）はＡ矢視図である。
【符号の説明】
１０…内外気切替箱、１０ａ…上壁面部、１１…内気導入口、
１２…外気導入口、１３…内外気切替ドア（内外気切替手段）、
２０…遠心送風機、２１…遠心式ファン、２３…ファンケーシング、
２４ａ…ファン吸込口、２４ｂ…最大風速部。

Claims

上下方向に延びる回転中心軸を有する遠心式ファン（２１）をファンケーシング（２３）内に配置して構成され、車室内へ向けて空気を送風する遠心送風機（２０）と、
内外気切替手段（１３）により切替開閉される内気導入口（１１）および外気導入口（１２）が形成され、前記遠心送風機（２０）の上方に配置された内外気切替箱（１０）とを備え、
前記ファンケーシング（２３）には、上方にて開口して内外気切替箱（１０）と連通するファン吸込口（２４ａ）と、水平方向に開口して前記ファンケーシング（２３）外に空気を吹き出す吹出口（２３ａ）とが形成され、
前記外気導入口（１２）は、前記内外気切替箱（１０）の上壁面部（１０ａ）に配置されており、
前記遠心式ファン（２１）から前記ファンケーシング（２３）内に吹き出された空気は、前記ファンケーシング（２３）内を前記回転中心軸周りに旋回した後に、前記吹出口（２３ａ）から前記ファンケーシング（２３）外に水平方向に吹き出されるようになっており、
前記ファン吸込口（２４ａ）の開口外縁部にはベルマウス（２４）が形成されており、
前記回転中心軸を通り、前記吹出口（２３ａ）からの空気の吹出方向（Ｃ）と平行な仮想直線を第１仮想直線（Ｘ−Ｘ’）とし、
前記回転中心軸を通り、前記第１仮想直線（Ｘ−Ｘ’）および前記回転中心軸に直角な仮想直線を第２仮想直線（Ｙ−Ｙ’）とし、
前記ベルマウス（２４）における前記第１仮想直線（Ｘ−Ｘ’）上の部分のうち、前記第２仮想直線（Ｙ−Ｙ’）に対して前記吹出口（２３ａ）の側の部分をＰ１部分とし、
前記ベルマウス（２４）のうち、前記Ｐ１部分から前記ファンケーシング（２３）内における空気の旋回方向（Ｂ）に約９０度回転させた部分をＰ２部分とした場合、
前記遠心送風機（２０）単体の状態で、前記ファン吸込口（２４ａ）のうち風速が最も速くなる最大風速部（２４ｂ）は、前記回転中心軸から前記Ｐ２部分側にずれた部分であり、
前記内外気切替箱（１０）を、前記回転中心軸に対して、前記最大風速部（２４ｂ）の側に傾けたことを特徴とする車両用空調装置。
前記内外気切替箱（１０）の前記回転中心軸に対する傾きの角度は、１度〜６０度であることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
前記内外気切替箱（１０）は、前記ファン吸込口（２４ａ）から前記外気導入口（１２）に向かって延びる略直方体の形状に形成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。