JPH0717145B2 - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は送風能力の向上策が講じられた送風機を備える
自動車用空気調和装置に関する。

［従来の技術］ 自動車用空気調和装置に組み付ける送風機としては、一
般に第７図に示した如き遠心タイプのものが使われてお
り、電気モータ３によって駆動される多翼ファン２をス
クロールケーシング１内に納めて構成される送風機Ａの
空気吸込口1Aには車外空気と車内空気を選択的に空調装
置に導入するための内外気切替箱Ｂの空気出口を接続さ
せている。図中の1Bは送風機Ａの空気吐出口、５は内外
気切替箱Ｂのケース、６は主内気吸入口、７は副内気吸
入口、８は外気吸入口、９と10は内外気切替ダンパであ
る。

そして送風機Ａへの内外気切替箱Ｂの取り付け位置関係
は、主内気吸入口６への空気流入方向（開口方向）
（イ）−（イ）が、吐出口1Bの開口方向中心軸線（ロ）
−（ロ）方向に対して90°の角度をなすように設定され
ていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 自動車殊に乗用自動車は排気量の大きい上級車種やワゴ
ン車の普及に伴って、より広い車室内空間をより快適な
空調状態に保つために、より大きな送風能力を備えた空
調装置が強く求められている。

送風能力の向上策としては、第１に送風機を大型化する
ことが考えられるが、昨今のように各種の電動機構など
が組み込まれて消費電力が増大している事情からして、
車載バッテリの容量のうえから制約を受けるし、搭載上
の不都合も招くことになる。

第２には空調用通風路内に設置されて通風抵抗体となる
熱交換器を大型化してその通気抵抗を少なくするのも一
法であるが、車室内の有効使用空間を狭めるうえにコス
トアップを招くこの方法は得策とはいえない。

従って残された対策は送風機の構造改善に絞られること
になる。そこで、本発明者は上記のタイプの従来送風機
についてその特性を様々な角度から再確認するために一
連の実験を行ったところ、送風機の吸込口に吸入される
空気流の流速がこの吸込口の円周方向に一様ではなく
て、局部的に流速が高まる個所が存在することを発見し
た。

本願発明はこのような遠心式送風機の特性に関する新規
な発見に基づいてなされたものであって、その目的とす
るところは、ファン駆動用モータの容量増大や外形の大
型化を伴うことなく送風能力を向上させた送風機を備え
る自動車用空気調和装置を提供するにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明による自動車用空気
調和装置は、スクロールケーシング内に多翼ファンを納
めた遠心式送風機の空気吸込口に、車外及び車内空気の
吸入口を有する内外気切替箱の空気出口を接続させた被
空調空気の導入系を備える自動車用空気調和装置におい
て、前記送風機の内外気切替箱の内気吸入口から吸入さ
れる気流方向が、この吸込口の円周方向に沿って局部的
に空気流速が高まる個所における空気流方向とほぼ合致
するようにして、この内外気切替箱を前記送風機に接続
させている構成を採用した。

［作用および発明の効果］ 上記の構成を備える本発明による自動車用空気調和装置
は、遠心式送風機の吸込口の円周方向において吸込み空
気の流速が局部的に高まる個所を選び、この個所に内外
気切替箱の吸入口が位置するようにして送風機と内外気
切替箱を接続させたので、従来装置の内外気切替箱の吸
入口が、上記の吸込み空気流速が高まる個所からずれて
位置されていたのに較べると、内外気切替箱の吸入口か
ら送風機吸込口への空気流入がより少ない通風抵抗のも
とによりスムーズに行われ、送風機の送風能力が向上す
ると共に、空気流の流れが減少して送風騒音の低減効果
も同時に得られる。

［実施例］ 以下に図に示す実施例に基づいて本発明の構成を具体的
に説明する。

第１図〜第３図はいずれも一実施例装置を示しており、
第１図は被空調空気の導入系部分を示した斜視図、第２
図と第３図は装置の全体を描いた模式的平面図と正面図
である。

自動車用空気調和装置は遠心式送風機Ａの空気吸込口1A
に内外気切替箱Ｂを接続して構成された被空調空気の導
入系をなす部分と、送風機Ａの吐出口1Bにその空気入口
端を接続させた温（冷）風発生用の空調ダクトＣとから
成り立っている。

遠心式送風機Ａは、基本的には従来使われてきたものと
同一の構造を備えており、空気吸込口1Aと吐出口1Bを有
するスクロールケーシング１内に、多翼ファン２が納め
られている。多翼ファン２はケーシング１の底部に取り
付けられているファン駆動用モータ３の出力軸に嵌着さ
れている。

内外気切替箱Ｂは図示のようにほぼ台形の形状を備えた
硬質合成樹脂製ケース５の一対の傾斜壁面部分に、より
広い開口面積を有し車内空気を導入するための主内気吸
入口６と、これより開口面積の小さい副内気吸入口７を
設けると共に、頂部には車外空気の導入用の外気吸入口
８を開口させている。もっとも内気吸入口は必ずしも２
個所に分散させる必要はなく、吸気騒音などが特に問題
とならない場合には、主内気吸入口６の１個所のみとす
る構造にしてもよい。

９と10は２つの内外気吸入口６及び７と外気吸入口８と
を選択的に開閉させるための１組の内外気切替ダンパで
あり、図示を省いた連動機構を介して運転席計器盤など
に取り付けてある装置操作パネルにより遠隔的に回動さ
せることができる。

ケース５の底面は空気出口5Aをなしており、送風機Ａの
スクロールケーシング１の頂面に開口する空気吸込口1A
に対向する位置関係を占めさせると共に、主内気吸入口
６の開口方向（空気流入方向）（イ）−（イ）と、送風
機Ａの吐出口1Bの開口方向（ロ）−（ロ）との交叉角が
約45°になるようにして、内外気切替箱のケース５を送
風機のスクロールケーシング１の頂面に接合させてい
る。

空調ダクトＣは、硬質合成樹脂製の通風路としてのケー
シング20の空気入口端20Aから下流に向かってその内部
に、冷風発生用熱交換器としてのエバポレータ21、吹出
空気温度調節用のエアミックスダンパ22、温風発生用熱
交換器としてのヒータコア23、ヒータコア23をバイパス
させて冷風を下流側に流すための冷風バイパス路24を順
次介在させると共に、下流端に空調済空気を車室内の各
方向に向けて吹出させるための複数の吹出口、即ち主と
して冷風を車室内の中央部に向けて吹出させるセンター
ベンチレーション吹出口25とサイドベンチレーション吹
出口26、温風を乗員の足元に向けて吹出させるヒート吹
出口27、及び主として窓ガラスの曇り止め用のデフロス
ト吹出口28が設けてある。

各吹出口25〜28は、図示が省かれている吹出モード切替
ダンパ群とその連動的開閉機構によって所望の任意の開
閉状態に切替えることができる。

25A及び26Aは吹出口25及び26のそれぞれの延長用ダクト
である。

第４図は内外気切替箱Ｂを取り除いた状態のもとで送風
機Ａの多翼ファン２を回転させた時に、空気吸込口1Aの
円形口縁部の円周方向に沿って空気流入速度が如何に変
化するかを計測した実験の結果をまとめて示した、模式
的な風速分布図である。図中に斜線を付した不整円環状
領域の半径方向の巾Ｄが相対的な風速の大きさを表して
いる。

今、送風機の吐出口1Bの開口方向（ロ）−（ロ）と平行
しており、多翼ファン２の回転軸の軸芯を通過する基準
線（ハ）−（ハ）を想定すると、この基準線（ハ）−
（ハ）方向から多翼ファン２の回転方向（図中に黒矢印
で示す）に約45°偏向した方向において、風速が特に高
まっていることがこのグラフから明確に読みとれる。更
に基準線方向から約180°前後偏向させた方向にも幾分
かの風速の高まりが認められる。図中のθ°は上記の偏
向角を表している。

次に上記実施例装置の作動を説明する。空調装置を冷房
運転または暖房運転する際には、限られた量の冷熱また
は温熱を極力有効に活用するために、特に車内空気が汚
れていたり、温度が高い場合を除いて、内外気切替箱Ｂ
は内外気切替ダンパを内気循環モードにセットして、外
気吸入口８を閉ざし、主内気吸入口６（及び副内外気吸
入口７）を開かせた状態に保つのが普通である。

空調装置の操作パネルによって冷房または暖房運転モー
ドを選択することによって、エバポレータ21またはヒー
タコア23は使用状態に入るので、操作パネル面の風量調
節ツマミ（図示略）によってファン駆動用モータ３を任
意の回転数のもとに回転させると、多翼ファン２を構成
する羽根群の間に存在する空気は、羽根が及ぼす遠心作
用力を受けてスクロールケーシング１内のスクロール状
風路1Cに押し出され、この風路内を進行する間に各羽根
間から押し出された加圧空気は合流を重ねて次第にその
風圧を高めながら吐出口1Bに向かう（第４図白矢印参
照）。

全体として円筒状をなす多翼ファン２の各羽根間に存在
する空気が外方に押し出されるのに伴って多翼ファン２
の内空部は減圧状態になるので、送風機Ａの吸込口1Aに
は、この吸込口に接続されている内外気切替箱Ｂから被
空調空気が流入することになる。

円形の吸込口1Aの口周縁に向って流入してくる空気の流
入速度はその円周方向に決して一様ではなく、既に述べ
たようにかなりはっきりした指向性を示すことを実験に
より発見したので、本発明装置では冷房または暖房空調
時における内外気切替箱Ｂの主たる被空調空気の取入口
である主内気吸入口６の開口方向（イ）−（イ）を、こ
の指向性が最も強く現れる既述のθ＝45°の方向にほぼ
一致させる方法を採った。

このような配慮がなされたことによって、内外気切替箱
Ｂの主内気吸入口６から多翼ファン２が及ぼす吸引力に
より送風機Ａの吸込口1Aに流入する空気は、その吸込み
領域のうちで最も吸引力の大きな個所に最短距離をもっ
て到達することができるので、吸入口６から吸込口1Aに
至る間に風路壁面などの介在による通風抵抗をほとんど
受けることがなくて済み、その効果として後述するよう
に予想を上廻る送風機Ａの送風能力の向上と、併せて送
風騒音の低減を実現することができた。

一方、冒頭に述べたように、主内気吸入口６の開口方向
（イ）−（イ）が吸込口1Aの空気流入速度が最も高い方
向と合致していない従来の送風機では、主内気吸入口６
から多翼ファン２の吸引力によって内外気切替箱Ｂ内に
吸入された空気は、吸込口1Bの口周縁部のうち吸込力の
最も大きい方向の個所に向けて必然的にその進路を偏向
させられることになり、この偏向進路をたどらされる間
に、風路壁面などによる通風抵抗を受けて送風機Ａは送
風能力の低下を強いられるとと共に、空気流の乱れ現象
に由来して送風騒音のレベルが高まる不都合を招くこと
にもなる。

第５図に送風機Ａの吐出口1Bに空調ダクトＣを接続した
第２図及び第３図の空調装置について、内外気切替箱Ｂ
の主内気吸入口６の開口方向（イ）−（イ）を送風機Ａ
の吐出口方向（ロ）−（ロ）に対してθ＝０°〜180°
の範囲で接続的に偏向させた場合に、ベンチレーション
吹出口25から吹出される空調済空気の風量（m³/h）が如
何に変動するかを調べた一連の実験のデータを円形グラ
フにまとめて示した。この実験では吹出口25から排出さ
れる送風騒音についても計測を行った。グラフの横軸に
吹出風量が、縦軸にＡ特性騒音レベルの値が採られてお
り、基準線（ハ）−（ハ）方向からの主内気吸入口６の
開口方向（イ）−（イ）の偏向角はθで表されている。
破線グラフは吹出風量と角θの相関々係を、また実線グ
ラフは騒音レベルと角θとの関係を表している。

第６図は送風機Ａへの内外気切替箱Ｂの取付け方向を様
々に変化させた有様を示した断面模式図であって、
（ニ）は本発明装置のθ＝45°の取付け状態を、また
（ホ）はθ＝90°の従来装置の取付け状態を描いてい
る。なおθ＝０°の場合は内外気切替箱Ｂの主内気吸入
口６は図中の右向き真横方向に、またθ＝180°では左
向き真横方向にその吸入口６を向けることになる。

このグラフから読み取れることは、偏向角θを約45°前
後に設定した時、他のθの値を選定した場合に較べて最
も大きな吹出風量が得られ、しかも送風騒音のレベルは
最も低下するという事実である。それに較べると偏向角
θを90°に設定した従来装置では、送風量及び送風騒音
レベルの両面において本発明装置より明らかに劣ってい
ることがわかる。ちなみにθを０°または180°とした
時、吹出風量の低下と共に目立った騒音レベルの上昇が
認められる。これは内気吸入口が車室内運転席方向を向
いているため、運転席に向って吸入口から音が放射され
るためである。

また通風路内の通風抵抗が高い時には、送風機部分から
バサバサといった感じの音が発生するが、主内気吸入口
６の開口方向（空気流入方向）に関する上記の偏向角θ
を従来装置の90°から45°に偏向したことに伴ってこの
バサバサという音が低下した理由については次のように
考えることができる。

即ち送風機Ａのスクロールケーシング１内の空気圧分布
状態は、スクロール状風路1Cの始端部と吐出口1Bの開口
域壁面との交点に当るノーズ部1Dを境にして、当然に吐
出口1B側は著しく高く、スクロール状風路1Cの始端側は
低い。従ってノーズ部1Dとファン２の外周面との間隙を
通って高圧側から低圧側に向って幾分かの空気逆流現象
が生じ、この逆流空気は更にファン２の羽根の間隙をく
ぐり抜けてファン２の内空部にまで侵入するので、吸込
口1Aからの流入空気との間に干渉が生じて騒音を発する
ことになる。

このような２つの空気流の干渉に基づく騒音の発生を防
ぐのには、両気流の衝突防止策を講ずる必要があるが、
本発明装置では、送風機Ａのノーズ部1Dに近接して位置
し、前記の主内気吸入口６の開口方向を吐出口1Bの開口
方向に対して約45°偏向させた内外気切替箱Ｂの一方の
側壁面5Bが、このような機能を受け持つ障壁板としての
役割を果してくれるものと解される。

本発明装置において、内外気切替箱Ｂの吸入口（主内気
吸入口６）の開口方向を、送風機Ａの吐出口の開口方向
に対してどのような偏向角θの範囲に選んだ時、本発明
目的が有効に達成されるかについては、前述の実験デー
タからθ＝45°±20°範囲に設定するのが望ましい。装
置からの吹出風量および発生騒音についての実測データ
および感覚的テストの結果として、この範囲をはずれる
と風量増加と騒音低減の両効果はほとんど認められなか
った。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は一実施例装置を示しており、第１図は
遠心式送風機の斜視図、第２図と第３図は装置の全体構
成を示した平面図と正面図である。 第４図は送風機の吸込口における、吸込口周縁方向の空
気流入速度分布図である。 第５図は内外気切替箱の吸入口の開口方向を送風機の吐
出口の開口方向に対して連続的に偏向させた時に空調装
置の吹出口からの吹出空気量と排出騒音レベルが如何に
変化するかを計測した実験のデータグラフである。第６
図は内外気切替箱の吸入口の開口方向を送風機の吐出口
の開口方向に対して連続的に偏向させる実験装置の断面
模式図である。 第７図は従来装置の送風機の斜視図である。 図中 Ａ…送風機、Ｂ…内外気切替箱、Ｃ…空調ダク
ト、１…スクロールケーシング、1A…空気吸込口、1B…
吐出口、２…多翼ファン、５…内外気切替箱のケース、
5A…空気出口、６…主内気吸入口、７…副内気吸入口、
８…外気吸入口、（イ）−（イ）…内外気切替箱への空
気流入方向（送風機吸込口に吸入される空気流速が極部
的に高まる方向）、（ロ）−（ロ）…送風機吐出口の開
口方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スクロールケーシング内に多翼ファンを納
   めた遠心式送風機の空気吸込口に、車外及び車内空気の
   吸入口を有する内外気切替箱の空気出口を接続させた被
   空調空気の導入系を備える自動車用空気調和装置におい
   て、 前記送風機の内外気切替箱の内気吸入口から吸入される
   気流方向が、この吸込口の円周方向に沿って局部的に空
   気流速が高まる個所における空気流方向とほぼ合致する
   ようにして、この内外気切替箱を前記送風機に接続させ
   たことを特徴とする自動車用空気調和装置。
2. 【請求項２】前記吸入空気の流速が局部的に高まる個所
   は、前記スクロールケーシングの吐出口の開口方向中心
   軸線に平行する方向を基準として、前記多翼ファンの回
   転方向に45°±20°偏向させた方向に位置することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動車用空気調和
   装置。