JPH01229714A - 自動車用空調装置の送風装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車用空調装置に用いられる送風装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

近年、自動車用空調装置の分野においては、自動運転機
能を備えたもの（いわゆるオートエアコン）が梓及され
つつある。このオートエアコンは、きめ細かな空調制御
を行なうため、乗員数や、日射量等に影響される室内各
部の温度をセンサにより検出し、この検出信号に基づき
エアミックスダンパ、デフロスタダンパ等を制御する他
に、左右及び中央のベンチレーション吹出口や足元ダク
トには、設定温度と実測温度との差に応じた風量配分を
行ない、短時間で設定温度に達するような配風制御がな
されている。そして、このような、きめ細かな制御を行
う必要性から通風経路がどうしても複雑となり、システ
ム全体の通気抵抗が大きくなる傾向がある。

一方、空佐装置に要求される性能は、いかに短時間で室
内を快適な温度にするかであり、このような要求に応え
るため、送風装置としては送風性能の向上化、即ち吐出
し風量が同一ならばより高い風圧（静圧）を出し得る装
置が要求されている。

特に車両用空調装置の性能としては夏場の冷涼力、冬場
の暖房力が重視される。このうち冬場の暖房力は、一般
にエンジンの冷却水を利用するため、その冷却水の影響
によって暖房力が左右される。しかし夏場の冷涼力は、
空調装置自身のもつ能力によるのが大半を占めるため、
この冷涼力向上に力点が置かれるのである。この冷涼力
は室内をいかに早く冷やすかであり、そのためには、送
風装置は、前述したように風量が同じならば高風圧を出
し得る性能が要求され、しかも、遠心ファンを駆動する
モータの消費電力は極力小さいことが求められている。

このように、風量を保ちつつ高風圧化を図る要求は、空
調システム全体の通気抵抗が大きくなる傾向がある今日
では、増々厳しい要求事項となり、その対策に苦慮して
いるのが実情である。そのため、従来は１例えば実公昭
５７−２４５６６号公報等に開示されるように、送風装
置の上流に配される内外気切替箱の内気導入面積を増加
させて風量アンプ、ひいては冷房時の送風性能の改善化
を図っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したように従来は内外気切替箱の内気導入面積を増
加させたりして、冷房時の送風性能の向上化を図ってい
るが、この改善策にも内外気切替箱の形状、大きさ等の
制約から自ずと限度があり、これだけでは、今日のよう
な空調システムの流路系の複雑化に充分に対応するのが
困難である。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、必要な風量を確保しつつ高風圧化を
図ることで送風性能を向上させ、しかもモータの消費電
力を極力抑えることのできる自動車空調用の送風装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、モータの消費電力を抑え、且つ風量を確保し
つつ風圧を高くするといった極めて厳しい要求に応える
には、送風系流路の通気抵抗損失をできるだけ少なくし
て有効風圧を向上させなければならないといった観点に
立ってなされたものであり、種々検討した結果、送風装
置の吸込口たるベルマウスに下記のような手段を施すこ
とで目的達成を図るものである。

すなわち、本発明は、第１の発明として、スクロールケ
ーシングの内部に遠心ファンを設け、前記スクロールケ
ーシングの一面に前記遠心ファンの空気流入側と対向し
てベルマウスを形成し、このベルマウスを通して前記ス
クロールケーシング内に内気、外気或いは内外気を導入
する送風装置において、前記ベルマウスの内径を前記遠
心ファンのブレード外径と略同一或いはそれよりも大き
く設定してなる。

更に第２の発明として、第１の発明の要素に加えて、前
記遠心ファンの空気流入側のブレード外径端部にリング
部を設け、このリング部と前記ベルマウスの空気流出側
の端部周縁とを曲折した高通気抵抗の微小空隙を介して
対向させてなる。

〔作用〕

第１の発明のように、ベルマウスの内径をファンのブレ
ード外径とほぼ同径か或いはそれ以旧大きく設定するこ
とで、ベルマウスの内径は従来よりも大幅に大きくなる
。これを第１図の実施例及び第９図の従来例の符号を引
用して説明すれば、本発明は第１図に示すようにスクロ
ールケーシング４のベルマウス５の内径Ｄ５と遠心ファ
ン８のブレード９の外径ＤＢとの間をＤ５≧Ｄ９とした
。

これに対し従来は第９図に示すように、スクロールケー
シング４のベルマウス内径Ｄ３０と遠心ファン８のブレ
ード内径Ｄｏｏとが略同径である。従って、本発明のベ
ルマウス内径Ｄ５と従来のベルマウス内径Ｄ３０とを較
へると、（Ｄθ−Ｄａｏ）分だけ本発明のベルマウス内
径Ｄ５の方が従来よりも大きくなる（　Ｄ　５＞　Ｌ’
）　５＋１　）。

ここで、ベルマウス内径を大きくした利点を説明するに
先立ち、従来のベルマウス内径ＤＦＩＯをブレード内径
Ｄ８θと略等しくした理由について説明する。従来はＤ
３０≠Ｄ９０とすることにより、ベルマウス５の空気流
出端５ａを遠心ファン８のブレード内径Ｄ９０（ファン
入口）に対応させ、このようにして、ベルマウス５を通
過する空気流が遠心ファン８の入口に集中させ、送風性
能を向上させようとするものであった（具体的には、ベ
ルマウス内径はファンブレード内径の０．９６　の大き
さが最適とされていた）。

本発明は、この従来の考え方を変えて、ベルマウス内径
を大きくしたもので、これにより必要風量を確保しつつ
高風圧化、を実現できた。すなわち、ベルマウスの内径
を大きくすることにより、ベルマウスの流路面積が大幅
に増大し、その結果、ベルマウスの人気風速が下がり、
ひいてはベルマウスの流路通気抵抗損失が減少し、その
分、送風系のブロワ性能が向上したものである。これを
式で表わせば、送風装置の通気抵抗損失Ｅは、で表わさ
れ（ζは送風装置の形状等に基づき決まる損失係数、■
は風速、とは重量加速度である）、通気抵抗損失は風速
の２乗に比例する。−例を示すと、遠心ファンのブレー
ド外径φ１４０でブレート内径φ１２０の場合、ベルマ
ウスの内径は本発明では最小φ１４０であるが、従来例
ではφ１２０である。よって本発明のベルマウスの流路
面積は従来品の１３６％となる。一般にこの種の遠心フ
ァンはφ１３０〜φ１６０が主流であり、本発明を適用
した場合、ベルマウス流路面積は３０〜４０％面積増大
となり、ベルマウスの通気抵抗損失が大幅に改善される
。

また、第２発明では上記第１発明同様にベルマウス内径
を遠心ファンのブレード外径と略同一或いはそれよりも
大きく設定する他に、遠心ファンのブレード外径端部に
設けたリング部とベルマウスの空気流出側の端部周縁と
を曲折した高通気抵抗の微小空隙を介して対向させたの
で、この微小空隙がラビリンスシール効果を発揮する。

従って、ファンブレード間から吐出される空気（正圧）
の一部が遠心ファンとベルマウスの対向間隙を通って遠
心ファンの吸込（負圧）側に戻されるいわゆる空気の漏
洩・循環現象をなくし、スクロールケーシング内の送風
損失をも減少させることができる。その結果、この作用
と第１の発明で述べたベルマウス面積拡大に基づくベル
マウス通気抵抗減少作用により、送風性能を更に向上さ
せることができる。

なお、従来の場合は、ベルマウスの空気流出側端部とブ
レード内径とが僅かな空隙を介して対向していたが、本
発明のようなラビリンス効果は生じないので、前述した
如き漏洩・循環現象を充分に阻止できなかった。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図で、本実施
例は内外気切替箱材の自動車空調用の送風装置を示すも
のである。

これらの図において、１は中空直方体の内外気切替箱で
、その頂壁１ａに外気導入口２が、側壁１ｂに内気４人
口３が、底壁ＩＣにはスクロールケーシング４の内部に
連通ずる吸込口であるベルマウス５が設けられている。

また内外気切替箱１の内部には、外気導入口２と内気導
入口３との開度を調節する内外気切替ダンパ６が設けで
ある。

４は送風装置のボディとなるスクロールケーシングで、
スクロールケーシング４は内外気切替箱１と一体に組立
てられている。スクロールケーシング４内には、ブロワ
モータ７の軸７ａに取付けられた遠心ファン８が設けで
ある。この遠心ファン８．ブロワモータ７、スクロール
ケーシング１１により送風装置が構成される。

遠心ファン８は、合成樹脂製で形成され、軸７ａに取付
けるためのボス１１．ボス１１の周りに形成されるドラ
ム１０．ブレード９及び遠心ファン８の空気流入側のブ
レード外径端部に設けた補強用のリング１２から構成さ
れている。リング１２は、ドラム１０外周に配設された
ブレード９が回転による風圧及び遠心力によって変形や
破損するのを防止するための補強用である。

ベルマウス５は、遠心ファン８の空気入口側と対向して
ファン上流側に配置される。本実施例では、ベルマウス
５の空気流出側５ａの内径Ｄ５と遠心ファン８のブレー
ド外径Ｄ９とは、はぼ等しいかＤ！ｌ＞０９なる関係が
ある。

しかして、このような送風装置においては、内外気切替
ダンパ６を動かして外気導入口２、内気導入口３あるい
はその双方から空気を導入する様に選択される。また、
ブロワモータ７を駆動すると、軸７ａに取付けられた遠
心ファン８の回転により、内気、外気或いは内外気が内
外気切替箱１内に先ず導入される。この導入空気はベル
マウス５からスクロールケーシング４に入り、図示され
ないクーリングユニット、ヒーテングユニットを通り、
熱交換されたある温度の空気となって各吐出口から車室
内へ送出される。このベルマウス５からスクロールケー
シング４へ空気が導かれる時、本実施例では、ベルマウ
ス５の空気流出側端部５ａの内径Ｄ５を遠心ファン８の
外径Ｄθとほぼ等しいか、或いはＤ３＞Ｄ９に設定した
ので、ベルマウス内径は、発明の「作用」の項でも述べ
たように従来のこの種送風装置に較べて相当大きくなる
。その結果、ベルマウス５の流路面積が増大し、ベルマ
ウス通気抵抗損失が減少するので、送風装置の風量−風
圧特性を向上させることができる。具体的には１本実施
例の遠心ファンのブレード外径をφ１４０．ブレード内
径φ１２０とし、ベルマウス内径をφ１４０とし、これ
に対し従来のベルマウス内径をφ１２０（その他は実施
例と同じ）とした場合の効果は第１表の通りである。

第１表は内外気切替箱１なしの時の実験データであり、
風量を同じくした時の風圧プロワモータ入力の比較値を
表わす。

第　　　１　　　表 以上のように本実施例によれば同一風量における風圧を
従来より大幅に増加させて送風性能を向上させることが
でき、しかもモータの消費電力を従来以下に抑えること
ができる。従って、自動車の様に狭い限定された空間に
装着され、かつ厳しい環境条件下においても快適な車室
内環境を得るための車用空調装置の送風装置として極め
て有効である。尚、本装置はオートエアコンに限らずマ
ニュアルエアコンで同効果がある。

次に本発明の第２実施例を第２図及び第３図に基づき説
明する。

第２図は本発明の第２実施例を示す縦断面図、第３図は
その要部断面図であり、第１実施例と同一符号は同−或
いは共通する要素を示すものである。

本実施例は、第１実施例同様にベルマウス５の空気流出
側端部５ａの内径Ｄ５を遠心ファン８の外径Ｄ９と略等
しいかＤＩ、＞Ｄ９なる関係で設定する他に、遠心ファ
ン８側のリング１２とベルマウス端部用１ｉ５ａとを曲
折した高通気抵抗の微小空隙Ｇを介して対向させる。こ
こで、微小空隙Ｇは、ベルマウス端部用９５ａに径方向
及び軸方向に曲折する段差５′を形成し、且つ段差５′
の内径をリング１２の外径よりも幾分大きくして、段差
５′内側にリング１２を間隙を保ちつつ対向配置して形
成される。すなわち、このような対向構造によれば、ベ
ルマウス端部用４ｉ５ａとリング１２とが部分的に径方
向及び軸方向に対向して、これらの間の対向間隙が曲折
した高通気抵抗構造となる。

しかして、本実施例によれば、ベルマウス５の流路面積
を増大させて通気抵抗を小さくする他に、曲折した微小
空隙Ｇがラビリンスシールとして働くので、両者の相乗
作用で送風装置の風量−風圧特性を大幅に改良でき送風
性能を向上させることができる。微小空隙Ｇは、ブロワ
モータ７に取付けられる遠心ファン８とスクロールケー
シング４のＰ！造上の公差及び遠心ファンの回転による
振れ等によって、それらが干渉しない寸法に設定されて
いる。具体的には、２　ｎｍ以下が好ましい。なお、従
来は、第９図に示すようにこのようなラビリンス構造の
配慮がされていない。

下記の第２表は内外気切替箱１なしの時の第２実施例の
具体的効果を表した実験データである。

第　　　２　　　表 上記式の実験結果は、ブレード外径、ブレード内径及び
ベルマウス内径を第１実施例同様にし、風量を同じくし
た時の風圧、ブロワモータの測定値を従来例と比較した
ものである。なお、以下に述べる各実施例の効果を示す
ａｌｌｌｌ−タも同様の条件設定である。

ラビリンス機能を有する微小空隙Ｇの態様はその他にも
種々考えられるもので、以下、その他の例を第３実施例
から第５実施例に基づき説明する。

なお、以下に述べる第３実施例から第５実施例までのベ
ルマウスの内径Ｄ５も遠心ファンのブレード外径Ｄｏと
略同−か又はＤδ＞　Ｄ　９の関係に設定しである。

第４図及び第５図は本発明の第３実施例で、本実施例は
、遠心ファン８のリング１２の周縁外側に径方向及び反
ブレード側の軸方向に曲折するリング延長部１２ａを設
け、且つこのリング延長部１２ａの内径をベルマウス５
の空気流出側端部５ａの外径より幾分大きくして、この
リング延長部１２ａの内側にベルマウス５の空気流出側
端部５ａを間隙を保ちつつ対向配置することで曲折した
高通気抵抗の微小空隙を形成してなる。すなわち、この
場合の微小空隙Ｇは、リング１２の周縁及びリング延長
部１２ａの一部がベルマウス端部周縁５ａと径方向の間
隙を介して対向し、リング延長部１２ａの残り部分がベ
ルマウス端部５ａ外側と軸方向の間隙を介して対向する
ことで構成される。

しかして、このような構造を採用しても前述した第２実
施例と同様の作用、効果を奏し得る。

下記の第３表は内外気切替箱１なしの時の第３実施例の
具体的効果を表した実験データである。

第　　　３　　　表 また、本実施例では遠心ファン８の外周にリング延長部
１２ａを形成した結果、従来の遠心ファンより外径が増
加しており、この分だけアンバランスの修正が容易にな
る。

遠心ファン８のリング１２．リング延長部１２ａは合成
樹脂で一体的に成形することが極めて容易であるが、金
属性材料では別体を溶接等で接続する必要が生じ、コス
ト、重量共好ましくない。

第６図及び第７図は本発明の第４実施例を示すもので、
本実施例は、遠心ファン８のリング１２の外径をベルマ
ウス５の内径より幾分小さくして。

リング１２の一部１２′をベルマウス５の内側に間隙を
保ちつつ嵌装し、且つこのリング１２のうちベルマウス
５内側に嵌装されない残りの外周−部に径方向に延設さ
れるフランジ１−３を形成し、このフランジ１３一面と
ベルマウス５の空気流出側端部５ａ周縁とを間隙を保ち
つつ対向させて、曲折した高通気抵抗の微小空隙Ｇを形
成してなる。

すなわち、この場合の微小空隙Ｇは、リング１２の一部
１２′外周とベルマウス端部５ａ内周が軸方向の間隙を
介して対向し、フランジ１２とベルマウス端部５ａ周縁
が径方向の間隙を介して対向することで構成される。

本実施例においても、前述した各実施例と同様の作用、
効果を奏し得る。

下記の第４表は内外気切替箱１なしの時の第４実施例の
具体的効果を表わした実験データである。

第　　　４　　　表 第８図は本発明の第５実施例を示す要部断面図である。

本実施例は、第４実施例の変形であり、第４実施例との
相違点は、リング１２の外周に延設されるフランジ１３
の形状にある。すなわち、本実施例のフランジ１３はベ
ルマウス５側に折曲させた鉤形を呈し、この鉤形フラン
ジ１３でベルマウス端部５ａの外側を微小空隙Ｇを介し
て取りまいている。しかして、本実施例の微小空隙Ｇは
上向きの断面コ字型となり、通気抵抗を極めて高くする
ことができる。

本実施例においても、前述した各実施例と同様の作用、
効果を奏し得る。

下記の第５表は内外気切替箱ｌなしの時の第５実施例の
具体的効果を表した実験データである。

第　　　５　　　表 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、ベルマウスの構造に改良
を施すことで、必要な風量を確保しつつ高風圧化を図り
ひいては送風性能を向上させ、しかもモータの大型化を
図ることなくモータ消ａｔ力を極力抑えることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図は
本発明の第２実施例を示す縦断面図、第３図は第２実施
例の要部断面図、第４図は本発明の第３実施例を示す縦
断面図、第５図は第３実施例の要部断面図、第６図は本
発明の第４実施例を示す縦断面図、第７図は第４実施例
の要部断面図、第８図は本発明の第５実施例を示す要部
断面図、第９図は自動車空調用の送風装置の従来例を示
す部分断面図である。 ４・・・スクロールケーシング、５・・・ベルマウス、
５′・・・段差、５ａ・・・ベルマウス端部、７・・・
ブロワモータ、８・・・遠心ファン、９・・・ブレード
、１２・・・リング、１２′・・・リング一部、１２ａ
・・・リング延長部１．１３・・・フランジ、Ｄ６・・
・ベルマウス内径、Ｄ８・・・ファンブレード外径、Ｇ
・・・微小空隙。 ＄　１区 ４−　スフ０−ルヶーシング　　　９、−　デレド５−
　　ヘノしマウス　　　　　　　　　ＩＺ　　　　９．
フ“５λ　−ヘルマヴ又岩ＨＤｓ−−ベルマウスにヂＥ
７−　フ′コヴ七−タ　　　　　　　ｏｑ　　−−づア
、７し一トＺ１吹Ｅ８〜−−ｆ＝メ己フγン ＃ｚ７ ｔｚ−ワン１ ４−“繁／ＪＸそ渾 第３図 第４図 ６−・微小を障 第６図 ５ダ　−−ヘル７クス立べ？笑１ １２−’ノンク゛ ＋２’　−ｍ−シングー卸 １３−“−７クンゾ ６−欠、、１−１ｐ譚

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．　スクロールケーシングの内部に遠心フアンを設け
   、前記スクロールケーシングの一面に前記遠心フアンの
   空気流入側と対向してベルマウスを形成し、このベルマ
   ウスを通して前記スクロールケーシング内に内気，外気
   或いは内外気を導入する送風装置において、前記ベルマ
   ウスの内径を前記遠心フアンのブレード外径と略同一或
   いはそれよりも大きく設定してなることを特徴とする自
   動車用空調装置の送風装置。
2. ２．　スクロールケーシングの内部に遠心フアンを設け
   、前記スクロールケーシングの一面に前記遠心フアンの
   空気流入側と対向してベルマウスを形成し、このベルマ
   ウスを通して前記スクロールケーシング内に内気，外気
   或いは内外気を導入する送風装置において、前記ベルマ
   ウスの内径を前記遠心フアンのブレード外径と略同一或
   いはそれよりも大きく設定すると共に、前記遠心フアン
   の空気流入側のブレード外径端部にリングを設け、この
   リングと前記ベルマウスの空気流出側の端部周縁とを曲
   折した高通気抵抗の微小空隙を介して対向させてなるこ
   とを特徴とする自動車用空調装置の送風装置。
3. ３．　第２請求項の記載において、前記ベルマウスの空
   気流出側の端部周縁に径方向及び軸方向に曲折する段差
   を形成し、且つこの段差の内径を前記遠心フアンのリン
   グ外径より幾分大きくして、この段差内側に前記リング
   を間隙を保ちつつ対向配置することで前記曲折した高通
   気抵抗の微小空隙を形成してなる自動車用空調装置の送
   風装置。
4. ４．　第２請求項の記載において、前記遠心フアンのリ
   ングの周縁外側に径方向及び反ブレード側の軸方向に曲
   折するリング延長部を設け、且つこのリング延長部の内
   径を前記ベルマウスの空気流出側端部の外径より幾分大
   きくして、このリング延長部の内側に前記ベルマウスの
   空気流出側端部を間隙を保ちつつ対向配置することで前
   記曲折した高通気抵抗の微小空隙を形成してなる自動車
   用空調装置の送風装置。
5. ５．　第２請求項の記載において、前記遠心フアンのリ
   ングの外径を前記ベルマウスの内径より幾分小さくして
   、前記リングの一部を前記ベルマウスの内側に間隙を保
   ちつつ嵌装し、且つこのリングのうち前記ベルマウス内
   側に嵌装されない残りの外周一部に径方向に延設される
   フランジを形成し、このフランジ一面と前記ベルマウス
   の空気流出側端部周縁とを間隙を保ちつつ対向させて、
   前記曲折した高通気抵抗の微小空隙を形成してなる自動
   車用空調装置の送風装置。
6. ６．　第２請求項の記載において、前記遠心フアンのリ
   ングの外径を前記ベルマウスの内径より幾分小さくして
   、前記リングの一部を前記ベルマウスの内側に間隙を保
   ちつつ嵌装し、且つこのリングのうち前記ベルマウス内
   側に嵌装されない残りの外周一部に径方向及び反ブレー
   ド側軸方向に延設されるフランジを形成し、このフラン
   ジ一面と前記ベルマウスの空気流出側端部とを間隙を保
   ちつつ対向させて、前記曲折した高通気抵抗の微小空隙
   を形成してなる自動車用空調装置の送風装置。