JP3838200B2

JP3838200B2 - 遠心式送風装置

Info

Publication number: JP3838200B2
Application number: JP2003003273A
Authority: JP
Inventors: 利徳落合; 学宮田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: US20040165984A1; JP2004218446A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心式送風装置に関するもので、車両用空調装置の送風装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の遠心式送風装置では、スクロールケーシングの吹出口近傍に遠心式多翼ファンの回転軸に対して平行な回転軸周りに回転するドア手段を設け、運転モード応じてドア手段を開閉していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、遠心式送風装置のスクロールケーシングは、周知のごとく、遠心式多翼ファンの外径側に渦巻き状の空気流路を構成するとともに、スクロールケーシングの巻き始め部、つまりノーズ部から巻き終わり部にかけて流路断面積を徐々に増大させて遠心式多翼ファンから吹き出す空気を効率よく集合させながら下流側に流すものである。
【０００４】
このため、スクロールケーシングの形状寸法、つまり拡がり角等の断面積の増加率及び流路断面積は、図８に示すように、送風量に応じて最適な形状寸法は変化する。
【０００５】
そこで、従来は、スクロールケーシングにより形成される渦巻き状の空気流路可変翼を設けるとともに、送風量に応じて可変翼を遠心式多翼ファンの回転軸と平行な方向に揺動させて流路断面積を変化させている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特公平７−９２０７９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−１６１８９６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、送風量に応じてスクロールケーシング等の空気流路を最適な形状寸法とすべく、図７に示すように、スクロールケーシングの吹出口近傍に遠心式多翼ファンの回転軸に対して平行な回転軸周りに回転するドア手段２４を設け、このドア手段を送風量に応じて揺動させると、以下に述べる問題が新たに発生する。
【０００９】
すなわち、例えばドア手段が図７に示す位置にあるときには、ドア手段を通過した直後において、空気通路断面積が大きく拡大するので、ドア手段の壁面に沿って流れていた空気が剥離してドア手段の下流側に渦が発生してしまう。このため、渦発生に伴う騒音の増大、及び渦損失に伴う送風量の減少といった問題が発生してしまう。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な遠心式送風装置を提供し、第２には、送風効率を向上させつつ、送風騒音を低減することを目的とする。
【００１１】
【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（９）に空気を送風する遠心式送風装置であって、回転軸周りに多数枚の翼（７１ａ）を有し、回転軸の軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（７１）と、遠心式多翼ファン（７１）を収納するとともに、遠心式多翼ファン（７１）から吹き出した空気が流れる渦巻き状の空気流路（７２ａ）を構成するスクロール部（７２）と、スクロール部（７２）から吹き出した空気を熱交換器（９）に導く空気通路を構成する導風ダクト部（７３）とを備え、導風ダクト部（７３）は、その内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で空気通路の形状がスクロール部（７２）から吹き出す風量に応じて変化することを特徴とする。
【００１２】
これにより、スクロール部（７２）及び導風ダクト部（７３）に至る通風路を送風量に応じた最適な形状寸法とすることが可能となる。
【００１３】
また、導風ダクト部（７３）の内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で変位するので、導風ダクト部（７３）で渦が発生してしまうことを防止でき得る。したがって、送風効率を向上させつつ、送風騒音を低減することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、熱交換器（９）に空気を送風する遠心式送風装置であって、回転軸周りに多数枚の翼（７１ａ）を有し、回転軸の軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（７１）と、遠心式多翼ファン（７１）を収納するとともに、遠心式多翼ファン（７１）から吹き出した空気が流れる渦巻き状の空気流路（７２ａ）を構成するスクロール部（７２）と、スクロール部（７２）から吹き出した空気を熱交換器（９）に導く空気通路を構成する導風ダクト部（７３）とを備え、導風ダクト部（７３）は、その内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で、スクロール部（７２）のノーズ部（７２ｂ）から連なる内壁面がスクロール部（７２）から吹き出す風量に応じて変化することを特徴とする。
【００１５】
これにより、スクロール部（７２）及び導風ダクト部（７３）に至る通風路を送風量に応じた最適な形状寸法とすることが可能となる。
【００１６】
また、導風ダクト部（７３）の内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で変位するので、導風ダクト部（７３）で渦が発生してしまうことを防止でき得る。したがって、送風効率を向上させつつ、送風騒音を低減することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、熱交換器（９）に空気を送風する遠心式送風装置であって、回転軸周りに多数枚の翼（７１ａ）を有し、回転軸の軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（７１）と、遠心式多翼ファン（７１）を収納するとともに、遠心式多翼ファン（７１）から吹き出した空気が流れる渦巻き状の空気流路（７２ａ）を構成するスクロール部（７２）と、スクロール部（７２）から吹き出した空気を熱交換器（９）に導く空気通路を構成する導風ダクト部（７３）とを備え、導風ダクト部（７３）は、その内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で、スクロール部（７２）の外径側内壁から連なる内壁面がスクロール部（７２）から吹き出す風量に応じて変化することを特徴とする。
【００１８】
これにより、スクロール部（７２）及び導風ダクト部（７３）に至る通風路を送風量に応じた最適な形状寸法とすることが可能となる。
【００１９】
また、導風ダクト部（７３）の内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で変位するので、導風ダクト部（７３）で渦が発生してしまうことを防止でき得る。したがって、送風効率を向上させつつ、送風騒音を低減することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、導風ダクト部（７３）のうちスクロール部（７２）から吹き出す風量に応じて変化する可動部には、空気漏れを防止するシール手段が設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の遠心式送風装置（７）、及び室内に吹き出する空気の吹出モードを切り替える吹出モード切換装置（１８〜２０）を有する車両用空調装置であって、吹出モード切換装置（１８〜２０）の作動状態に基づいてスクロール部（７２）から吹き出す風量を判定する風量判定手段を備えることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の遠心式送風装置（７）を有し、室内に吹き出する空気の吹出モードを及び遠心式送風装置（７）の送風量のうち少なくとも一方を室内に吹き出す空気の目標温度（ＴＡＯ）に基づいて制御する自動制御方式の車両用空調装置であって目標温度（ＴＡＯ）に基づいてスクロール部（７２）から吹き出す風量を判定する風量判定手段を備えることを特徴とするものである。
【００２３】
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。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る遠心式送風装置を車両用空調装置に適用したものであって、図１は、本実施形態に係る車両用空調装置１の模式図である。
【００２５】
空気流路をなす空調ケーシング２の空気上流側部位には、車室内気を吸入するための内気吸入口３と外気を吸入するための外気吸入口４とが形成されているとともに、これらの吸入口３、４を選択的に開閉する吸入口切換ドア５が設けられている。なお、吸入口切換ドア５は、サーボモータ等の駆動手段又は手動操作によって開閉される。
【００２６】
そして、吸入口切換ドア５の空気流れ下流側には、空気中の塵埃を取り除くフィルタ（図示せず）及び本実施形態に係る送風装置７が配設されており、この送風装置７により両吸入口３、４から吸入された空気が、後述する各吹出口１４、１５、１７に向けて送風される。
【００２７】
また、送風装置７の空気下流側には、室内に吹き出す空気を冷却する冷却器をなす蒸発器９が配設されており、送風装置７により送風された空気は全てこの蒸発器９を通過する。なお、蒸発器９は、冷媒を蒸発させることにより冷凍能力を発生させる蒸気圧縮式冷凍機の低圧側熱交換器である。
【００２８】
そして、蒸発器９の空気下流側には、室内に吹き出す空気を加熱するヒータ１０が配設されており、このヒータ１０は、エンジン１１の冷却水を熱源として空気を加熱している。なお、図１に示された送風機装置７は模式図であり、詳細は後述する。
【００２９】
また、空調ケーシング２には、ヒータコア１０を迂回するバイパス通路１２が形成されており、ヒータコア１０の空気上流側には、ヒータコア１０を通る風量とバイパス通路１２を通る風量との風量割合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１３が配設されている。
【００３０】
そして、空調ケーシング２の最下流側部位には、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフェイス吹出口１４と、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口１５と、フロントガラス１６の内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口１７とが形成されている。
【００３１】
そして、上記各吹出口１４、１５、１７の空気上流側は、吹出モードを気鋭代え制御する吹出モード切換ドア１８、１９、２０が配設されている。因みに、これらの吹出モード切換ドア１８、１９、２０は、サーボモータ等の駆動手段又は手動操作によって開閉される。
【００３２】
なお、吹出モードとしては、主にフェイス吹出口１４から空気を吹き出すフェイスモード、主にフット吹出口１５から空気を吹き出すフットモード、フェイス吹出口１４及びフット吹出口１５から空気を吹き出すバイレベルモード、及び主にデフロスタ吹出口１７から空気を吹き出すデフロスタモード等がある。
【００３３】
因みに、一般的に、車両空調装置では、フェイス吹出口１４から空気を吹き出すフェイスモード時において大きな風量を必要とするので、フェイスモード時の通風抵抗（圧力損失）が、他の吹出モード（フットモード及びデフモード）に比べて小さくなっている。
【００３４】
また、電子制御装置（ＥＣＵ２１）は、図２に示すように、室内空気の温度を検出する内気センサ、室外空気の温度を検出する外気センサ、蒸発器９を通過した直後の空気温度を検出するエバ後センサ及び室内に注がれる日射量を検出する日射センサ等の空調センサ２２の検出信号、並びに乗員が設定入力した希望室内温度、つまり操作パネル２３の出力等が入力されている。
【００３５】
そして、ＥＣＵ２１は、ＥＣＵ２１に入力された信号に基づいて、予め記憶されたプログラムに従って室内に吹き出す空気の目標温度、すなわち目標吹出温度ＴＡＯを算出し、この目標吹出温度ＴＡＯを基準に吸入口切換ドア５、エアミックスドア１３、吹出モード切換ドア１８、１９、２０及び送風装置７の送風量、つまりファン７１を回転させる電動モータへの印加電圧を制御する。
【００３６】
次に、送風装置７について詳述する。
【００３７】
この送風装置７は、図３に示すように、回転軸周りに多数枚の翼７１ａを有して回転軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（以下、ファンと略す。）７１、回転軸方向一端側に配置されファン７１を回転させる駆動手段をなす電動式のファンモータ、ファン７１を収納してファン７１から吹き出した空気が流れる渦巻き状の空気流路７２ａを構成するスクロール部７２、及びスクロール部７２から吹き出した空気を蒸発器９に導く空気通路を構成する導風ダクト部７３等から構成されている。
【００３８】
ここで、スクロール部７２は、ファン７１から吹き出す空気を効率よく集合させながら下流側に流すべく、スクロール部７２の巻き始め部、つまりノーズ部７２ｂから巻き終わり部にかけて流路断面積が徐々に拡大している。なお、本実施形態では、ノーズ部７２ｂから計った巻き角に対して対数螺旋関数的に流路断面積が徐々に拡大している。
【００３９】
また、導風ダクト部７３は、その内壁面全周が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なっているとともに、内壁面のうちノーズ部７２ｂから連なる内側内壁７３ａが変位することにより、スクロール部７２から吹き出す風量に応じて導風ダクト部７３の通路断面積を変化させることができるようになっている。
【００４０】
具体的には、導風ダクト部７３のうちノーズ部７２ｂと蒸発器９を収納する部位とを繋ぐ内側内壁７３ａである可動壁７３ａをファン７１の回転中心近傍を揺動中心として揺動させることにより、通路断面積が大きくなる大風量ポジション（実線で示す位置）と通路断面積が小さくなる小風量ポジション（二点差線で示す位置）との間で変位させるものである。
【００４１】
なお、導風ダクト部７３の内壁のうち可動壁７３ａと対向する壁、つまりスクロール部（７２）の外径側内壁から連なる外側内壁面７３ｂは、樹脂にてスクロール部７２と一体に成形され、可動壁７３ａとスクロール部７２との摺動部、及び可動壁７３ａと蒸発器９を収納するケーシング部との摺動部には、空気漏れを防止するシール手段なすパッキンが配置されている。
【００４２】
次に、本実施形態に係る遠心式送風装置７の特徴的作動及びその効果を述べる。
【００４３】
ファンモータへの印可電圧が大きくなり送風量が増大するほど、図４に示すように、可動壁７３ａを外側内壁面７３ｂと反対側に変位させて通路断面積を拡大し、逆に、ファンモータへの印可電圧が小さくなり送風量が減少するほど、図５に示すように、可動壁７３ａを外側内壁面７３ｂ側に変位させて通路断面積を縮小させる。
【００４４】
これにより、スクロール部７２及び導風ダクト部７３に至る通風路を送風量に応じた最適な形状寸法とすることが可能となる。
【００４５】
また、導風ダクト部７３の内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で可動壁７３ａが変位するので、導風ダクト部７３で渦が発生してしまうことを防止でき得る。したがって、渦発生に伴う騒音の増大、及び渦損失に伴う送風量の減少といった問題を解決することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、外側内壁面７３ｂを固定してノーズ部７２ｂから連なる内側内壁７３ａを可動壁としたが、本実施形態は、図６に示すように、外側内壁面７３ｂを可動壁としたものである。
【００４７】
具体的には、外側内壁面７３ｂをスクロール部７２側の可動壁７３ｃと蒸発器９側の可動壁７３ｄとの２枚で構成するとともに、両可動壁７３ｃ、７３ｄの摺動合わせ面７３ｅに空気漏れを防止するシール手段をなすリップシールを設けたものである。因みに、リップシールは、エラストマーゴムとすることにより両可動壁７３ｃ、７３ｄに一体成形されている。
【００４８】
なお、大風量ポジションは実線で示す位置であり、小風量ポジションは二点差線で示す位置である。
【００４９】
これにより、第１実施形態と同様に、スクロール部７２及び導風ダクト部７３に至る通風路を送風量に応じた最適な形状寸法とすることが可能となるとともに、導風ダクト部７３の内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で可動壁７３ａが変位するので、導風ダクト部７３で渦が発生してしまうことを防止でき得る。
【００５０】
（第３実施形態）
上述の実施形態では、ファンモータへの印可電圧に基づいて可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄを変位させたが、吹出モードが切り替わると、通風抵抗が変化するので、ファンモータへの印可電圧が一定であっても、実質的な送風量が変化することから、本実施形態では、吹出モード、つまり吹出モード切換ドア１８〜２０の作動状態に応じて可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄを変位させるものである。
【００５１】
具体的には、フェイスモード時には通風抵抗が小さくなり送風量が増大するので、可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄを大風量ポジションとし、フットモード及びデフロスタモード時には通風抵抗が大きくなり送風量が減少するので、可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄを小風量ポジションとする。
【００５２】
なお、本実施形態では、バイレベルモード時は、可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄを小風量ポジションと大風量ポジションとの中間位置としている。
【００５３】
これにより、上述の形態と同様に、スクロール部７２及び導風ダクト部７３に至る通風路を送風量に応じた最適な形状寸法とすることが可能となるとともに、導風ダクト部７３の内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄが変位するので、導風ダクト部７３で渦が発生してしまうことを防止でき得る。
【００５４】
（第４実施形態）
自動制御方式の車両用空調装置では、前述のごとく、目標吹出温度ＴＡＯに基づいてファンモータへの印可電圧及び吹出モードが制御されることから、本実施形態では、目標吹出温度ＴＡＯ可に基づいて可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄを変位させるものである。
【００５５】
具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが小さくなると、冷房運転となってフェイスモードとなり、目標吹出温度ＴＡＯが大きくなると暖房運転運転となってフットモードとなることから、目標吹出温度ＴＡＯが第１所定値より小さいときには可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄを大風量ポジションとし、目標吹出温度ＴＡＯが第１所定値より大きい第２所定値より大きいときには可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄを小風量ポジションとし、目標吹出温度ＴＡＯが第１所定値と第２所定値との間のときには、目標吹出温度ＴＡＯの増大に応じて可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄを大風量ポジション側から小風量ポジション側に変位させるものである。
【００５６】
これにより、上述の形態と同様に、スクロール部７２及び導風ダクト部７３に至る通風路を送風量に応じた最適な形状寸法とすることが可能となるとともに、導風ダクト部７３の内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄが変位するので、導風ダクト部７３で渦が発生してしまうことを防止でき得る。
【００５７】
（その他の実施形態）
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い。
【００５８】
また、上述の実施形態では、可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄをギヤ又はリンク機構により変位させたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５９】
また、可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄの構造は、上述の実施形態の実施形態に示された構造に限定されるものではない。
【００６０】
また、例えば圧力センサ等により風圧を測定することにより送風量を検出して可動壁７３ａ、７３ｃ、７３ｄを変位させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る空調装置の制御系を示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る遠心式送風装置の模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る遠心式送風装置の模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る遠心式送風装置の模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る遠心式送風装置の模式図である。
【図７】従来の技術に係る遠心式送風装置の模式図である。
【図８】風量と騒音及び圧力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
７…遠心式送風装置、９…蒸発器、７１…ファン、７２…スクロール部、
７３…導風ダクト部、７３ａ…可動壁７３ａ。

Claims

熱交換器（９）に空気を送風する遠心式送風装置であって、回転軸周りに多数枚の翼（７１ａ）を有し、前記回転軸の軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（７１）と、
前記遠心式多翼ファン（７１）を収納するとともに、前記遠心式多翼ファン（７１）から吹き出した空気が流れる渦巻き状の空気流路（７２ａ）を構成するスクロール部（７２）と、
前記スクロール部（７２）から吹き出した空気を前記熱交換器（９）に導く空気通路を構成する導風ダクト部（７３）とを備え、
前記導風ダクト部（７３）は、その内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で前記空気通路の形状が前記スクロール部（７２）から吹き出す風量に応じて変化することを特徴とする遠心式送風装置。
熱交換器（９）に空気を送風する遠心式送風装置であって、回転軸周りに多数枚の翼（７１ａ）を有し、前記回転軸の軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（７１）と、
前記遠心式多翼ファン（７１）を収納するとともに、前記遠心式多翼ファン（７１）から吹き出した空気が流れる渦巻き状の空気流路（７２ａ）を構成するスクロール部（７２）と、
前記スクロール部（７２）から吹き出した空気を前記熱交換器（９）に導く空気通路を構成する導風ダクト部（７３）とを備え、
前記導風ダクト部（７３）は、その内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で、前記スクロール部（７２）のノーズ部（７２ｂ）から連なる内壁面が前記スクロール部（７２）から吹き出す風量に応じて変化することを特徴とする遠心式送風装置。
熱交換器（９）に空気を送風する遠心式送風装置であって、回転軸周りに多数枚の翼（７１ａ）を有し、前記回転軸の軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（７１）と、
前記遠心式多翼ファン（７１）を収納するとともに、前記遠心式多翼ファン（７１）から吹き出した空気が流れる渦巻き状の空気流路（７２ａ）を構成するスクロール部（７２）と、
前記スクロール部（７２）から吹き出した空気を前記熱交換器（９）に導く空気通路を構成する導風ダクト部（７３）とを備え、
前記導風ダクト部（７３）は、その内壁面が空気流れ上流側から下流側にかけて連続的に連なった状態で、前記スクロール部（７２）の外径側内壁から連なる内壁面が前記スクロール部（７２）から吹き出す風量に応じて変化することを特徴とする遠心式送風装置。
前記導風ダクト部（７３）のうち前記スクロール部（７２）から吹き出す風量に応じて変化する可動部には、空気漏れを防止するシール手段が設けら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つに記載の遠心式送風装置。
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の遠心式送風装置（７）、及び室内に吹き出する空気の吹出モードを切り替える吹出モード切換装置（１８〜２０）を有する車両用空調装置であって、
前記吹出モード切換装置（１８〜２０）の作動状態に基づいて前記スクロール部（７２）から吹き出す風量を判定する風量判定手段を備えることを特徴とする車両用空調装置。
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の遠心式送風装置（７）を有し、室内に吹き出する空気の吹出モードを及び前記遠心式送風装置（７）の送風量のうち少なくとも一方を室内に吹き出す空気の目標温度（ＴＡＯ）に基づいて制御する自動制御方式の車両用空調装置であって
前記目標温度（ＴＡＯ）に基づいて前記スクロール部（７２）から吹き出す風量を判定する風量判定手段を備えることを特徴とする車両用空調装置。