JP4081877B2

JP4081877B2 - 空調装置

Info

Publication number: JP4081877B2
Application number: JP25717398A
Authority: JP
Inventors: 亨田中; 輝彦亀岡
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: JP2000085339A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送風機及び熱交換器等からなる空調装置に関するもので、車両用空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、空調装置においては、多孔質弾性部材からなる吸音材を用いて騒音低減を図っている。そして、出願人は、空調ケーシングの一部に外側に向けて張り出した張り出し部を形成し、この張り出し部内に吸音材を配設した空調装置（特願平１０−８６９２２号）を既に出願している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記出願のごとく、空調ケーシングに張り出し部を設けると、空調ケーシングの外径寸法が大きくなるという問題が発生する。
このとき、張り出し部の張り出し寸法を小さくすれば、空調ケーシングの大型化を抑制することができるものの、この手段では、吸音材の厚みが減少するので、吸音能力が低下してしまうという新たな問題が発生する。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、空調ケーシングの大型化を抑制しつつ、十分な吸音能力を有する空調装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、熱交換器（１）と、熱交換器（１）に向けて空気を送風する送風機（３）と、送風機（３）の送風空気を熱交換器（１）に導く空気流路（４０）を形成する空調ケーシング（４）とを備える空調装置であって、空調ケーシング（４）の外側に配設され、音波を減衰させる多孔質弾性部材からなる第１吸音材（８１）と、空調ケーシング（４）の内側のうち第１吸音材（８１）が配設された部位に対応する部位に配設され、音波を減衰させる多孔質弾性部材からなる第２吸音材（８２）とを有し、空調ケーシング（４）のうち第１、２吸音材（８１、８２）が配設された部位に、空調ケーシング（４）の内側から外側まで貫通する貫通穴（９）を設けたことを特徴とする。
【０００６】
これにより、第１、２吸音材（８１、８２）間に空隙（空気層）を有する三層構造となり、周知のごとく、吸音材のみからなる単層構造にくらべて、吸音能力を向上させることができる。したがって、吸音材のみからなる単層構造と同等の吸音能力を得るには、第１、２吸音材（８１、８２）及び空隙（空気層）からなる吸音部の厚みを、吸音材のみからなる単層構造のものに比べて小さくすることができる。
【０００７】
以上に述べたように、本発明に係る空調装置では、空調ケーシング（４）の大型化を抑制しつつ、十分な吸音能力を発揮させることができる。請求項２に記載の発明では、空調ケーシング（４）の貫通穴（９）に、第１、２吸音材（８１、８２）より平均孔径の大きい多孔質弾性部材からなる第３吸音材（８３）を配設したことを特徴とする。
【０００８】
これにより、第３吸音材（８３）が擬似空気層となるので、請求項１に記載の発明と同様に、空調ケーシング（４）の大型化を抑制しつつ、十分な吸音能力を発揮させることができる。請求項３に記載の発明では、空調ケーシング（４）の貫通穴（９）に、第１、２吸音材（８１、８２）と略等しい平均孔径を有する多孔質弾性部材からなる第３吸音材（８３）が配設されていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、第３吸音材（８３）が擬似空気層となるので、請求項１に記載の発明と同様に、空調ケーシング（４）の大型化を抑制しつつ、十分な吸音能力を発揮させることができる。請求項４に記載の発明では、複数個の貫通穴（９）間に形成される複数本の梁部（９１）が三角形を描くように、複数個の貫通穴（９）が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、複数個の貫通穴（９）が形成された部位はトラス構造となるので、複数個の貫通穴（９）を形成しても空調ケーシング（４）の剛性が大きく低下することを防止できる。なお、請求項５に記載のごとく、空気が第２吸音材（８２）を通過することを防止する空気通過防止手段（１１）を設けることが望ましい。
【００１１】
また、請求項６に記載のごとく、第２吸音材（８２）に水分が吸収されることを防止する防水手段（１１）を設けることが望ましい。
因みに、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】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る空調装置をセミセンタ置きの車両用空調装置に適用したものであって、図１、２は本実施形態に係る車両用空調装置を車両に搭載した状態を示す模式図である。
【００１３】
図１、２中、１は車室内に吹き出す空気を冷却する冷房用熱交換器であり、この冷房用熱交換器１の空気流れ下流側には、車室内に吹き出す空気を加熱する暖房用熱交換器２が配設されている。
なお、本実施形態では、冷房用熱交換器１は、冷媒の蒸発潜熱により空気を冷却する周知の蒸気圧縮式冷凍サイクルの蒸発器（エバポレータ）であり、暖房用熱交換器２は車両走行用エンジンの冷却水を熱源とするヒータコアであるので、以下、冷房用熱交換器１をエバポレータ１と表記し、暖房用熱交換器２をヒータコア２と表記する。
【００１４】
３はエバポレータ１及びヒータコア２に向けて空気を送風する送風機であり、この送風機３は、渦巻き状のスクロールケーシング３１及び遠心式多翼ファン３２を有する周知の遠心式の送風機である。４は送風機３の送風空気をエバポレータ１に導く空気流路４０を形成するとともに、エバポレータ１及びヒータコア２を車両前後方向に並べるように収納する空調ケーシングである。
【００１５】
因みに、送風機３の空気流れ上流側には、車室内の空気を導入する内気導入口（図示せず）及び車室外の空気を導入する外気導入口（図示せず）が形成されており、両導入口は内外気切換ドア（図示せず）により切り換え開閉される。
なお、空調ケーシング４内には、図２に示すように、ヒータコア２を迂回する風量を調節することにより車室内に吹き出す空気の温度を調節するエアミックスドア（吹出温度調節手段）４１、乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイス吹出口５１に連通する通路を開閉するフェイス開閉ドア４２、フロント窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出口５２に連通する通路を開閉するデフロスタ開閉ドア４３、及び乗員の足元に向けて空気を吹き出すフット吹出口（図示せず）に連通する通路を開閉するフット開閉ドア（図示せず）が設けられている。
【００１６】
そして、これらドア４１〜４３（フット開閉ドアを含む。）は、図３に示すように、サーボモータ等の駆動手段Ｍ1 〜Ｍ4 を介して電子制御装置（ＥＣＵ）により制御されており、ＥＣＵには、室内温度や室外温度等の空調制御に必要な各種の空調センサＳ1 〜Ｓn からの信号が入力されている。
また、スクロールケーシング３１（送風機３）と空調ケーシング４との間には、図１に示すように、車両左右方向に延びて両ケーシング３１、４を接続する接続ダクト６が配設されており、この接続ダクト６を通過して左側（助手席側）から空調ケーシング４内に流入した送風空気は、エバポレータ１の上流側にてその流通の向きを車両後方側（エバポレータ１側）に向けて約９０°転向させられる。なお、以下、空調ケーシング４のうちエバポレータ１の上流側にて空気流れが転向する部位を転向部７と呼ぶ。
【００１７】
因みに、接続ダクト６及び両ケーシング３１、４は樹脂（本実施形態ではポリプロピレン）製であり、接続ダクト６及び両ケーシング３１、４には、筋状のウェルドが形成されている。
そして、転向部７、接続ダクト６及び各ケーシング３１、４には、送風機３から発せられる騒音（音波）を減衰させる多孔質弾性部材からなる吸音材８が配設されている。なお、吸音材８を配設する位置等についての詳細については、後述する。
【００１８】
ところで、各ケーシング３１、４及び接続ダクト６のうち吸音材８が配設された部位には、図４に示すように、各ケーシング３１、４及び接続ダクト６を貫通する複数個の貫通穴９が形成されており、これらの貫通穴９は、複数個の貫通穴９間に形成される複数本の梁部９１が三角形を描くように、三角状に形成されている。なお、図４では、スクロールケーシング３１は省略されている。
【００１９】
そして、吸音材８は、ケーシング４、３１及び接続ダクト６の外側から貫通穴９を閉塞する第１吸音材８１と、ケーシング４、３１及び接続ダクト６の内側から貫通穴９を閉塞する第２吸音材８２とから構成されており、第１、２吸音材８１、８２は、接着剤にてケーシング４、３１及び接続ダクト６に接着されている。
【００２０】
また、第２吸音材８２のうち送風空気に接触する面には、送風空気が吸音材８（第２吸音材８２）を通過することを防止する空気通過防止手段として、ポリエチレン製の薄膜１１が配設されており、この薄膜１１により送風量が減少する（風漏れが発生する）ことを防止している。なお、本実施形態では、薄膜１１は、吸音材８（第２吸音材８２）に水分が吸収されることを防止する防水手段をも兼ねている。
【００２１】
因みに、図１中、１０は、車室内とエンジンルームとを仕切るダッシュパネルのうち車室内側に配設されて、車室内とエンジンルームとの間の断熱及び遮音を図るインシュレータである。
次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態によれば、空調ケーシング４のうち第１、２吸音材８１、８２が配設された部位に貫通穴９が形成されているので、第１、２吸音材８１、８２間に空隙（空気層）を有する三層構造となり、周知のごとく、吸音材のみからなる単層構造にくらべて、吸音能力を向上させることができる。
【００２２】
したがって、吸音材のみからなる単層構造と同等の吸音能力を得るには、第１、２吸音材８１、８２及び空隙（空気層）からなる吸音部の厚みｔ（図５参照）を、吸音材のみからなる単層構造のものに比べて小さくすることができる。
以上に述べたように、本実施形態に係る空調装置では、空調ケーシング４の大型化を抑制しつつ、十分な吸音能力を発揮させることができる。
【００２３】
因みに、図６、７は本実施形態に係る空調装置（図５の実線）、単層構造の吸音材を有する空調装置（図５の一点鎖線）、及び吸音材を有していない空調装置（波線）のの騒音測定結果である。ここで、本実施形態に係る空調装置では、第１、２吸音材８１、８２の厚みｔ1 、ｔ2 及び空気層のを厚みｔ3 を５ｍｍとし、単層構造の吸音材を有する空調装置では、吸音材の厚みｔ4 を２０ｍｍとしている。なお、本騒音試験は、ＪＩＳＢ８３４０に準拠したものである。
【００２４】
そして、図６、７から明らかなように、本実施形態に係る空調装置では、吸音部の厚みｔを、単層構造の吸音材の厚みｔより小さくしても、単層構造の吸音材を有する空調装置と同等以上の吸音能力を有していることが判る。
また、薄膜１１を有しているので、エバポレータ１の凝縮水や外気導入口から進入した雨水などの水分が第２吸音材８２に吸収されることを防止できる。したがって、吸音材８（第２吸音材８２）の吸音能力低下、及び吸収された水分の腐敗による異臭を防止できるとともに、送風量が減少する（風漏れが発生する）することを防止できる。
【００２５】
また、貫通穴９間に形成される複数本の梁部９１が三角形を描くように、複数個の貫通穴９が形成されているので、貫通穴９が形成された部位は、トラス構造となるため、複数個の貫通穴９を形成しても空調ケーシング４の剛性が大きく低下することを防止できる。
ところで、通常、車両空調装置は、車両振動により空調ケーシング４等が共振することを防止するため、ダッシュパネル又はインシュレータ１０と空調ケーシング４等のとの間には、所定の空隙が設けられている。このため、上記出願のごとく、空調ケーシングの一部を外側に向けて張り出させると、張り出し寸法分だけ、空調装置を乗員（車両後方側）に移動させる必要があるため、車室内の有効空間が減少するおそれがある。
【００２６】
これに対して、本実施形態では、空調ケーシング４の外側には、多孔質弾性部材からなる第１吸音材８１が配設されているので、ダッシュパネル又はインシュレータ１０との間に空隙を設けず、第１吸音材８１をダッシュパネル又はインシュレータ１０に接触させても、空調ケーシング４等が共振し難い。
したがって、本実施形態に係る空調装置では、ダッシュパネル又はインシュレータ１０との間に空隙を設ける必要がないので、車室内の有効空間が減少することを抑制することができる。
【００２７】
ところで、送風機３からの送風空気は、図１に示すように、転向部７のうちエバポレータ１の前面に位置する空調ケーシング４の内壁、すなわちスクロールケーシング３１の径外方側内壁３１ａから連なる内壁４ａに衝突することによりその流通方向が転向するが、送風機３から発せられた騒音（音波）も送風空気と同様に、内壁４ａに衝突（反射）してエバポレータ１の向き伝播する。そして、この衝突による騒音の転向は、周波数が１ｋ〜２ｋＨz 程度以上の比較的周波数が高く、指向性の高い音波ほど顕著に発生する。
【００２８】
したがって、本実施形態のごとく、転向部７のうち内壁４ａに吸音材８を配設すれば、周波数が１ｋ〜２ｋＨz 程度の騒音は勿論、その他の周波数域の騒音も効果的に吸収減衰させることができる。
ところで、仮に、スクロールケーシング３１や空調ケーシング４等がなければ、遠心式多翼ファン３２にて発生した騒音は、遠心式多翼ファン３２の径外方に向けて放射状に伝播していくが、本実施形態のごとく、スクロールケーシング３１や空調ケーシング４等により通路構造（ダクト構造）が形成されている場合には、遠心式多翼ファン３２にて発生した騒音は、スクロールケーシング３１の径外方側内壁３１ａに連なる内壁３１ｂ、６ａ、４ａに衝突（反射）して空気流れ下流側に伝播していく。
【００２９】
したがって、本実施形態のごとく、スクロールケーシング３１の径外方側内壁３１ａのうちスクロールケーシング３１の巻き終わり側の部位３１ｂから接続ダクト内壁６ａを経て転向部７の内壁４ａまで連なる部位に吸音材８を配設すれば、より確実に騒音を吸収減衰させることができる。
ところで、発明者等は種々の試験検討を行ったところ、エバポレータ１の上流側に転向部７を有するセミセンタ置の車両用空調装置では、特定の周波数域（１ｋ〜２ｋＨz 程度）の騒音が接続ダクト６付近にて共振（共鳴）し易いということを発見した。
【００３０】
そして、本実施形態では、接続ダクト６の内壁全周に渡って吸音材８が配設されているので、接続ダクト６付近にて共振する騒音を効果的に吸収減衰させることができる。
なお、第２吸音材８２とケーシング３１、４及び接続ダクト６の内壁面は、図１に示すように、両者間に段差が発生しないようにフラットになっているので、空調装置の通風系における圧力損失が増大する抑制しつつ、十分な吸音能力を発揮することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
上述の実施形態では、貫通穴９を単純な空気層としたが、本実施形態は、図８に示すように、第１、２吸音材８１、８２より平均孔径の大きい多孔質弾性部材からなる第３吸音材８３を貫通穴９に配設（充填）したものである。
これにより、第３吸音材８３が擬似空気層となるので、第１実施形態に係る空調装置と同様に、空調ケーシング４の大型化を抑制しつつ、十分な吸音能力を発揮させることができる。
【００３２】
（第３実施形態）
第２実施形態では、貫通穴９に配設された第３吸音材８３の平均孔径を第１、２吸音材８１、８２より大きくしたが、本実施形態は、図９に示すように、第３吸音材８３の平均孔径を第１、２吸音材８１、８２と略等しくしたものである。これにより、第３吸音材８３が擬似空気層となるので、第１実施形態に係る空調装置と同様に、空調ケーシング４の大型化を抑制しつつ、十分な吸音能力を発揮させることができる。
【００３３】
ところで、上述の実施形態では、防水手段として薄膜１１を用いたが、薄膜１１に代えて、第２吸音材８２に防腐剤を注入または被覆（コーティング）するなどの防腐処理を施してもよい。
また、上述の実施形態では、スクロールケーシング３１の径外方側内壁３１ａに連なる内壁３１ｂ、６ａ、４ａ、及びこれら内壁３１ａ、６ａ、４ａ全周に吸音材８を配設したが、本発明は、内壁３１ｂ、６ａ、４ａのうち少なくとも１つの内壁に吸音材８を配設すればよい。
【００３４】
また、上述の実施形態では、車両用空調装置に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の空調装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用空調装置の模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】車両用空調装置の制御系のブロック図である。
【図４】（ａ）は空調ケーシングの斜視図であり、（ｂ）は接続ダクトの斜視図であり、（ｃ）はＡ部及びＢ部の拡大図である。
【図５】吸音部の断面図である。
【図６】周波数ごとの騒音レベル（ＳＰＬ）を示すグラフである。
【図７】周波数ごとの騒音レベル（ＳＰＬ）の低減量を示す図表である。
【図８】第２実施形態に係る吸音部の断面図である。
【図９】第３実施形態に係る吸音部の断面図である。
【符号の説明】
１…エバポレータ（熱交換器）、２…ヒータコア、３…送風機、
４…空調ケーシング、８…吸音材、３１…スクロールケーシング、
８１…第１吸音材、８２…第２吸音材。

Claims

熱交換器（１）と、
前記熱交換器（１）に向けて空気を送風する送風機（３）と、
前記送風機（３）の送風空気を前記熱交換器（１）に導く空気流路（４０）を形成する空調ケーシング（４）とを備える空調装置であって、
前記空調ケーシング（４）の外側に配設され、音波を減衰させる多孔質弾性部材からなる第１吸音材（８１）と、
前記空調ケーシング（４）の内側のうち前記第１吸音材（８１）が配設された部位に対応する部位に配設され、音波を減衰させる多孔質弾性部材からなる第２吸音材（８２）とを有し、
前記空調ケーシング（４）のうち前記第１、２吸音材（８１、８２）が配設された部位に、前記空調ケーシング（４）の内側から外側まで貫通する貫通穴（９）を設けたことを特徴とする空調装置。
前記貫通穴（９）には、前記第１、２吸音材（８１、８２）より平均孔径の大きい多孔質弾性部材からなる第３吸音材（８３）が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
前記貫通穴（９）には、前記第１、２吸音材（８１、８２）と略等しい平均孔径を有する多孔質弾性部材からなる第３吸音材（８３）が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
前記貫通穴（９）は複数個形成されており、
さらに、前記複数個の貫通穴（９）間に形成される複数本の梁部（９１）が三角形を描くように、前記複数個の貫通穴（９）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空調装置。
空気が前記第２吸音材（８２）を通過することを防止する空気通過防止手段（１１）を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の空調装置。
前記第２吸音材（８２）に水分が吸収されることを防止する防水手段（１１）を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の空調装置。