JPS62210300A - 空気調和装置 - 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］ 本発明は送風騒音の低減策が講じられた空気調和装置に
関する。

［従来の技術］ 自動車に装架される空調装置の場合には、その設置スペ
ースの制約上、極力コンパクトな外形を保ちながら必要
とする送風■を確保するために、多翼ファン型の遠心式
ブロワを送Ｉ！１機として使用するのが一般である。

［発明が解決しようとする問題点］ 走行性能においてほぼ満足すべき水準に達している自動
車、殊に乗用自動車についての今後の担要な要解決課題
の一つは車室内空Ｊ装置の送風機から発生する騒音対策
である。

送風機から発生ずる騒音は有効騒音と比騒音ととの二つ
の種類の騒音に分けて考えることができる。有効騒音と
は送風機の作動に伴なって送用機のケーシング内を流れ
る風堡、およびウーシングの空気入口と出口との間に生
ずる圧力差としての送風様全圧の高下に伴なってそのレ
ベルが変動する騒音であり、比騒音は仕事に関与するこ
とのない無益な騒音であって、送風殿ファンのタイプが
異るごとにそれぞれ固有の値を示すものである。

そして有効騒音は下式で表される。

有効騒音−１ｏｇΔＰ−Ｑ　　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・１）ここに　　ΔＰ・・・・・・送風（
蛍全圧（ｍｍ１ｌｑ　）Ｑ・・・・・・・・・風聞（ｍ
／ｍ＋ｎ）ところで同一性能の２台の送風機を直列状を
なして送用路に設置した場合には、各々の送風機の送風
機全圧を１７２に低下させても、同一性能の送風機一台
を送風機全圧が１となる様な条件のもとで運転した場合
と異らない風聞が得られることが実証に基づいて確めら
れている。

そしてこの場合には上記の式１）においてΔＰの値が１
７２に減少するのに伴って有効騒音レベルが低減するこ
とは明かである。この様な着想に基づいて本発明者は後
ｊホする様に、４１算式によってこの騒音低’Ｔ”　ｆ
ｆｌを求めたところ、３ｄＢ（Ａ）と言う（直がえられ
た。

更に本発明者は上記の２台の送風機の種類の組合ゼを様
々に変えて実験を試みたところ、風路の上流側に軸流式
ファンを、そして下流側側に多翼型の遠心式ファンを配
置することによって、更に騒音レベルを低減させられる
ことを発見した。

本発明ｔまＰ記の如くλｎ見に基づいてなされた乙ので
あって、その［］的とづろところは送風ｒＡ音の低減さ
れた送風機を備える空気調和装置を４供するにある。

Ｕ問題点を解決するだめの手段１ 上記の目的を達成号−るために本発明装置は通ｊ・【１
路をなす空調用ダクトの吸入口から吹出口元る間に、送
風機、空調用熱交換器などを内１威させた空気調和装置
において、前記送風機のファンは、軸流式ファンと、そ
の下流側に位置させた遠心式ファンとの組合せからなる
構成を採用した。

Ｕ作用］ 上記の如き構成をそなえた本発明装置を作動させると、
軸流式ファンと遠心式ファンとの２つの送風用ファンが
同■、１に回転する。従って望調用の所望の鳳８をうる
のに、各々のファンが受は持つべき送風機全圧は雌一つ
のファンを用いる場合に比べて１７２で足りることにな
り、右効騒へレベルを確実に低下させられる。

文責ったファンを組合せることによって、いわば複合フ
ァンとしてのこの送風機の比騒音レベルも低下する。

［実施例］ 以下に付図示す実施例に基づいて本発明装置の構成を與
体的に説明する。

第１図と第２図は１実施例を示しており、通風路をなす
空調用ダクトは、ダクト本体２ｏと、その上流側端に吹
出ロアｂを接続させた送風１１１０のケーシング７と、
送風機１０の吸入口１０ａにその下流端を接続させた内
外気切替箱３０のハウジング３）１とからなりたってい
る。

内外気切替箱３０には外気吸入口３２、内気吸入口３３
および外気と内気の選ＪＲ的吸入用の内外気切替ダンパ
３４が組込まれている。

多翼ファン型の遠心式送風機１０の遠心式ファン１はモ
ータ３によって駆動される。

遠心式ファン１を１咄同さけたモータ３の出力軸４は、
送Ｉ！ｆｌＩＩケーシング７を員いてその上部に位置す
る内外気切子り箱内にまで延長されている。そして出力
軸４が内外気切替箱内に突出している部分には１軸流式
ファン２が軸１■されている。５と６はそれぞれ出力軸
４の上下２個所に設（）られた軸受と軸受支持部材であ
る。

ダクト本体２０は冷房用熱交換器２１を収めたクーラケ
ース２ＯＡ部分と、暖房用熱交換器２２を収めたヒータ
ケース部分２０Ｂとからなり、ヒータケース２０Ｂの下
流端にはペンデレージョン吹出口２３、ヒータ吹出口２
４、デフロスト吹出口２５、およびリイドベンチレーシ
ョン吹出口２６とがそれぞれ間口している。２４ａと２
６ａはそれぞれヒータ吹出口と４ノイドベンデレ一ジヨ
ン吹出口の延用ダクトであり、２７．２８、及び２９は
各吹出口の選択的開閉用ダンパである。

次に上記実施例装置の作動を、送風騒音低減のメカニズ
ムを図解した第８図〜・第１０を参照しムから説明でる
。

通常は運転ｊ帛装置盤面に設けである図示しない装置操
作用パネルによって送風機の尤−り３を駆動させると、
その出力軸４に周軸的に且つ通風路内に直列的に取りつ
けられている遠心式ファン１と軸流式ファン２とは同一
速度を６って同時に回転しはじめる。

所望の風量を得るのに２台のファン１と２を直列状に設
置したことによって、各々のファンが分担すべきそれぞ
れの送風機全圧△ＰＡとΔＰＢとは既述のごと＜１７２
で足りるところから、各々のファン１と２から発生する
騒音レベル５ｔ）Ｌ［Ａ’］とＳＰＬ、［［３］の値は ＳＰＬ　［Δ］＝ＫＳ＋１０１０（ｌΔＰＡ／２・ＱＳ
ＰＬ、［８］　＝　ＫＳ＋１０１０（］　　ΔＰＢ２／
２　・Ｑここで、ファン１と２から発生する音の強さを
それぞれＩＡ及びＩＢ、ファン１と２の双方から発生ず
る音の強さをＩＣと置き、音の基本強さを１０と置くと ＳＰＬ　［△］ ＝１０１０（ｌΔＰＡ　／４・Ｑ・１０に３／１０＝　
１０１０（］、、（Ｉ八／Ｉ口）・・・・・・・・・・
・・・・・・・・２）ＳＰＬ　［［３］ ＝１０１ｏｇΔＰａ　／４・Ｑ・１０に３／１０＝１０
１０（］、０（ＩＢ　／ＴＯ）・・・・・・・・・・・
・・・・・・・３）と古きなおすことができる。従って ＳＰＬ　　［Ａ＋Ｂ］＝１０１０（ｌ［（Ｉへ十ＩＢ）
／１０］＝・１０１０ｇＩＣ／ＴＯ ここでＳＰＬ　［Ａ＋８］　＝ＳＰＬ　（Ｃ）ＳＰＬ　
（Ｃ）−８ＰＩ　（Ａ）＝・εＳＰＬ　（Ａ）−８ＰＬ
　（Ｂ）＝α と置けば ε−１０１０！ＩＩ（ＩＣ／　ＩＤ）−１０１０（＋（
Ｉ＾／ＩＯ）＝１０１ｏｇ（ＩＡ、＋ＩＢ　／ＩＡ）＝
１０１ｏｇ　（１＋ＩＢ／ＩＡ　） ＝１０１０Ｇ（１＋　　　　１　　　　’）ＩＡ／ＩＢ ＝１０１ｏａ　　（１＋　　　１　　　）１ｏα／１０ α−８ＰＬ　（Ａ）−８ＰＬ　（Ｂ） −１０１ｏａ（ＩＡ／ＩＢ　） 故に 、ＩＡ／ＩＢ＝１０”。

従って ε＝ＳＰＬ　（Ｃ）−８ＰＬ　（Ａ） α／１０ ＝１０１０（＋（１＋１０−　　　　　）ＳＰＬ　（Ｃ
） 一α／１０ ＝ＳＰＬ　（Ａ）　−１−１０１ｏａ（１−＋１０　　
　　　）ＳＰＬ　［Ａ］　−８ＰＬ　［Ｂ］であるとし
た場合、α＝０であり、上式に代入すると Ｃ＝１０１ｏｇΔＰＡ／４・Ｑ・１０にＳ／１０＋１０
１０！Ｊ２ Ｃ−ＫＳ−４−１０１０（ＩΔＰ−Ｑ−１０１００４＋
１０１０（＋２ ここでＣ＝ＳＰＬ　［Ａ−１−ＢＩ ＫＳ＋１１０１ｏΔＰ−Ｑ＝ＳＰＬ １０１ｏａ’２＝３ 従って ＳＰＬ　［Ａ＋Ｂ］　＝ＳＰＬ−３（ｄ　Ｂ）上式のＳ
ＰＬは１台の送風機によって所望の風量を得る場合に発
生する騒音のレベルであり、ＳＰＬ［Ａ＋Ｂ］は同一性
能の２台の送Ｉｌ１機を直列状に配置して上記と同じ風
量を生じさせた際に発生する騒音のレベルである。

列状に２台用いる前者の方法は、１台だけ使用する前者
の方法に比べて送風機ｌ！音のレベルが３ｄＢ低下する
と結論伺けられる。

この様な４算結果について実験的に追確認するために、
本発明者は第７図に示した如き騒音測定用実験装置を作
製してテストを行った。

第７図中の１００は騒音測定用の円筒状ダクトで長さは
約１．８ｍである。１０２はダクト１００の空気入口１
００ａにその吐出口を接続させた第２の多響ファン型遠
心式送風機であり、１０１は第２の送風１１０２の吸入
口にその吐出口を接続させた第１の多翼ファン型遠心式
送風橢であるみこの場合に２つの送風１１１０１と１０
２は同〜形状同−竹能のものが選ばれている。１０３は
整流格子、１０４．１０５．１０６、はそれぞれオリフ
ィス流Ｂ５１であって、ダクト１００内の各々の個所の
風化を計測する。１０７はダクト１００の空気出口１０
０ｂに設けた円相状の可変絞りであって、ダクト１００
内の空気抵抗を、現実の空調装置内の通気抵抗を想定し
て変化させる働きをもつている。

２０１は送風は１０１及び１０２から所定の距離庖へだ
てて投首した、送風騒音測定用マイク、２０２はマイク
２０１に接続された騒音甜であって、人間の聴感を補正
した特性値としての騒音レベル［ｄＢ　（Ａ）］を計測
する、１ 実験は第１の送風機１０１のみを働かせる第１の実験と
、第１及び第２の送風機を共に働かせる第２の実験につ
いて、それぞれダクト１００内に投首した３つのＩ！ｌ
昂計１０４．１０５．１０Ｇのすべてが同一の値を示す
様に送風機の回転数及び可変絞り１０７を調節して、ダ
クｌ−１００内の風量と総圧が常に一定に保たれる様に
して行った。

この実験の結果として、２台の送１フ１幾を直列状に配
設して働かせた第２の実験で３１測された騒音レベル値
は、１台の送風（幾だけを働かせた第１の実験時に語測
された騒音レベル値にくらべて約３ｄＢ低下し、前記の
計算結果とほぼ一致することが確められた。

次に実験を更に准めて、送風機騒音をより低下させるた
めに２台の送風はのタイプの組み合せを様々に変化させ
てみたところ、通風路の上流側のファンを軸流式とし、
下流のファンを従来から空調装置に一般的に使われてき
た多久形遠心式ファンとした場合に、送風機騒音のレベ
ルを更に低下させられることを発見した。

この様な送風騒音のレベル低下は、２台のファンを組合
せたいわば複合ファンの比騒音の値が低減したものと解
することができる。この複合ファンの比騒音のレベルが
低下する理由について、第８図〜第１０図を参照しなが
ら解析を試みると、下記の如く説明することができる。

即ち１個の多舅型遠心式ファン１の場合には、第９図に
示されたように、ファンのブレード１ａに対して送風機
の吸入口から流入してくる空気の流れ方向と速度は矢印
線分ａで、又ファン１の回転にともなって生ずる空気流
の速度と方向は矢印線分すて表され、両者の合成速度の
方向と大きさは矢印線分Ｃとなる。そしてブレード１ａ
の迎角αはかなり大ぎくなるので、ブレード１ａの」−
面には騒音源となる剥離渦流ｆが発生する。図中の矢印
（ロ）はブレード１ａの回転回転方向を表している。

軸流式ファン２を遠心式ファン１と直列状に組合せた複
合ファンの場合には、第８図に描かれている様に、軸流
式ファン２によって作り出されたファン後流ｑは図示の
様に旋回流をなすので、この旋回流が遠心式ファン１に
吸入される際の空気流の流れ方向と速度は第１０図に矢
印線分ｄで示されているように変化し、その結果として
ファン１の回転にともなって生ずる空気流の速度との合
成速度の方向と大きさは矢印線分ｅとなって、ファンブ
レード１ａの迎角αはかなり小さくなる。

従って騒音源をなす剥離渦流も発生しなくなるものと解
することができる。

ファンブレード１ａに対する空気流の迎角を小さくする
ことによってファンブレード上面における空気流の剥離
現象を抑止させられることは、計算解析によっても、又
煙を流す風洞実験によっても確められている。

この様に複合ファン構成をとることによって、従来は空
調用ダク］〜内の通風抵抗が人ぎいために車両用空気調
和装置には採用されなかった吐出圧の低い軸流式ファン
も利用することが可能になる。

第４図と第５図は遠心式ファン１と軸流式フ１ン２との
組合Ｕからなる複合ファンの別の構成方法を示した第２
実施例図である。２つファン１と２を各専用モータによ
って駆動さゼる点が第１実施例と異っている。遠心式フ
ァン１は第１実施例図に示されている様に、モータ３の
出力軸に取りつけられているが、軸流式ファン２はコン
バク１−な形状に設８１されたプリントモータ３５を動
フｊ源としている。プリントモータ３５は内外気切替箱
３１内に組込まれたモータ支持用フレーム部材３６に取
りつけられ、ファン２はこのモータ３５の出力軸に嵌着
されている。

この様な複合ファンでは、個々のファン１と２の回転を
各独立的に制御することができるので、たとえば弱送風
で足りるとぎには、片方のファンを休止さＵられるし、
必要に応じて個別的に両フアンの回転数を変化させるこ
ともできる。

第６図は遠心式及び軸流式の２つのファンの組合ゼ横漬
の更に別の事例を示した第３実施例図であって、軸流式
ファン２は５響型遠心式ファン１の空気吸入口をなす環
状フレーム部材１ｂに直接接合されている。１Ｃはその
接合個所である。この複合ファン構成によれば、軸流式
−ノ１ン２の収納用スペースが節減され、またその取ｆ
１構）貨も簡略化させられる。

既述の如く軸流式ファンが生じさせる空気の旋回流れに
よる、ファンブレード１ａの迎角低下効果をより有効に
活用するために、両−ノアンの間に隔りを設けたい場合
には、接合個所に適宜のスペーサを組みつければよい。

上記の実施例は車両用空気調和装置として説明されてい
るが、もちろ／Ｖ本発明の技術思想はたとえば家庭用空
調装置などにも適用できる。

［発明の効果］ 上記の如ぎ構成を備えた本発明装置は、より大きい吐出
圧が得られると共に、比騒音のレベルも低い遠心式ファ
ンと、旋回する吹きだし空気流を生じさせる点に特徴の
ある軸流式ファンとを直列状をなして組合せ使用するこ
とによって、必要とする送風部を確保しながら、従来は
予想もされなかった新たな、既述のごときメカニズムに
よる騒音レベル低減効果かえられる。

従って送風機騒音が特に問題どなっていながら容易には
新たな改善策が見出されなかった自動車用空調装置に、
本発明の技術思想を適用することによって、この課題の
解決に大きく寄与させられる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は第１実施例の説明図であり、第１図は
一部断面を含む装置側面図、第２図は第１図の（ロ）−
（臼）断面図、第３図は第１図の部分拡大破断面相図で
ある。 第４図と第５図は装置に組み込まれる送風機の別の構成
を示した第２実施例図である。 第６図は更に別の送風機の構成を丞した第３実施例図で
ある。 第７図は２台の送風機を直列状に配列して使用すること
による送風間合の低減効果を確めるための実験装置の側
面図である。 第８図〜第１０図は本発明装置における送風騒音低減の
メカニズムを説明した図である。 図中　１・・・遠心式ファン　２・・・軸流式ファン３
・・・ファン駆動用モータ　１０・・・送風機２０・・
・空調用ダクト本体　２１．２２・・・空調用熱交換器
　２３〜２６・・・ダクトの吹出口　３０・・・内外気
切替箱　３２．３３・・・ダクトの吸入口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１）通風路をなす空調用ダクトの吸入口から吹出口に
   至る間に、送風機、空調用熱交換器などを内蔵させた空
   気調和装置において、 　前記送風機のフアンは、軸流式フアンと、その下流側
   に位置させた遠心式フアンとの組合せからなることを特
   徴とする空気調和装置。 　２）前記軸流式フアンと、前記遠心式フアンは、周軸
   的に配置されると共に、一つの動力源によつて駆動され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気調
   和装置。