JP2002098096A - 遠心式送風機及び車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送風状態によらず、送風量の低下を抑制しつ
つ、低周波騒音を低減する 【解決手段】 空調ケーシング２内の空気圧が７００Ｐ
ａ以上となったこと（以下、このことを第１条件と呼
ぶ。）を検出し、かつ、吸入空気の吸入方向が１８０°
以上、３６０以下の範囲になる（以下、このようになる
ことを第２条件と呼ぶ。）ような位置に内外気切換ドア
５が位置したことを検出したときは、ガイド７５を開口
外縁部７３ａうちノーズ部７２ｂに対応する部位に位置
させ、第１条件及び第２条件のいずれか一方が成立して
いないとＥＣＵ７８が判断したときは、ガイド７５を吸
入空気の主流からずれた部位（吸入方向が１００°近
辺）に位置させて吸入抵抗の低減を図る。これにより、
送風状態によらず、送風量の低下を抑制しつつ、低周波
騒音を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心式送風機に関
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】車両用空調装置用の遠心式送風機とし
て、例えば特開平１０−２５２６８２号公報に記載の発
明では、吸入口の開口外縁部のうちスクロールケーシン
グのノーズ部に対応する部位に、ブレードを吸入口側か
ら覆うとともに、回転軸に対して傾斜しながら開口外縁
部からモータ側に向けて延びるガイド壁を形成すること
により、吸入空気の進行方向を大きく転向させることな
く、滑らかに転向させて逆流空気と吸入空気とを離隔さ
せて、送風量の低下を抑制しつつ、１５０〜１９０Ｈｚ
程度の低周波騒音の低減を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
記載の遠心式送風機では、低周波騒音が発生し易い状況
（遠心式ファンの径外方側から吸入口側に空気が逆流し
易い状況）においては低周波騒音を十分に低減すること
ができるものの、低周波騒音が発生し難い状況（遠心式
ファンの径外方側から吸入口側に空気が逆流し難い状
況）においては、ガイド壁は吸入抵抗となるので、送風
能力が低下してしまうおそれがある。

【０００４】本発明は、上記点に鑑み、送風状態によら
ず、送風量の低下を抑制しつつ、低周波騒音を低減する
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、回転軸（７
１ａ）周りに多数枚の翼（７１ｂ）を有し、回転軸（７
１ａ）方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す
遠心式ファン（７１）と、遠心式ファン（７１）を収納
して遠心式ファン（７１）から吹き出される空気の流路
（７２ａ）を構成するとともに、回転軸（７１ａ）周り
に渦巻き状に形成されたスクロールケーシング（７２）
と、スクロールケーシング（７２）に形成され、回転軸
（７１ａ）の軸方向一端側で開口する吸入口（７３）
と、遠心式ファン（７２）の径外方側から吸入口（７
３）側に空気が逆流することを防止する可動式の逆流防
止壁部材（７５）とを備え、逆流防止壁部材（７５）
は、吸入口（７３）の開口外縁部（７３ａ）のうちスク
ロールケーシング（７２）のノーズ部（７２ｂ）に対応
する部位と、吸入口（７３）に流れ込む空気の主流から
ずれた部位との間を移動することができるように構成さ
れていることを特徴とする。

【０００６】これにより、遠心式ファン（７２）の径外
方側から吸入口（７３）側に向けて空気が逆流し易いと
きには、逆流防止壁部材（７５）を吸入口（７３）の開
口外縁部（７３ａ）のうちスクロールケーシング（７
２）のノーズ部（７２ｂ）に対応する部位に位置させ、
遠心式ファン（７２）の径外方側から吸入口（７３）側
に向けて空気が逆流し難いときには、逆流防止壁部材
（７５）を吸入口（７３）に流れ込む空気の主流からず
れた部位に位置させることが可能となるので、送風状態
によらず、送風量の低下を抑制しつつ、低周波騒音を低
減することができる。

【０００７】請求項２に記載の発明では、車室内に向け
て空気を送風する請求項１に記載の遠心式送風機（７）
と、遠心式送風機（７）により送風される空気の通路を
構成する空調ケーシング（２）と、空調ケーシング
（２）内に配設され、空調ケーシング（２）内を流通す
る空気の温度を調節する温度調節手段（９、１０、１
３）と、遠心式ファン（７２）の径外方側から吸入口
（７３）側に向けて空気が逆流し得る状態であるか否か
を判定する逆流判定手段（７８〜８０）とを備え、逆流
判定手段（７８〜８０）により空気が逆流し得る状態で
あると判定されたときには、逆流防止壁部材（７５）を
開口外縁部（７３ａ）のうちノーズ部（７２ｂ）に対応
する部位に位置させることを特徴とする。

【０００８】これにより、送風状態によらず、送風量の
低下を抑制しつつ、低周波騒音を低減することができ
る。

【０００９】なお、逆流判定手段（７８〜８０）は、請
求項３に記載の発明のごとく、内外気ドア（５）が所定
の部位に位置し、かつ、圧力検出手段（７９）の検出圧
力が所定圧力以上のときに、空気が逆流し得る状態であ
ると判定するように構成することが望ましい。

【００１０】また、逆流判定手段（７８〜８０）は、請
求項４に記載の発明では、内外気ドア（５）が所定の部
位に位置し、かつ、温度調節手段（９、１０、１３）に
より温度調節された空気を乗員の足下に向けて吹き出す
フットモードとなったときに、空気が逆流し得る状態で
あると判定するようにしてもよい。

【００１１】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）図１は、本実施
形態に係る遠心送風機（以下、送風機と略す。）を水冷
エンジン搭載車両の車両用空調装置１に適用した場合の
模式図である。

【００１３】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、車室内気を導入するするための内気導入
口３と外気を導入するための外気導入口４とが形成され
るとともに、これらの導入口３、４を選択的に開閉する
内外気切換ドア５が設けられている。また、この内外気
切換ドア５は、サーボモータ等の駆動手段または手動操
作によって開閉される。

【００１４】この内外気切換ドア５の下流側部位には、
本実施形態に係る送風機７が配設されており、この送風
機７により両導入口３、４から吸入された空気が、後述
する各吹出口１４、１５、１７に向けて送風されてい
る。

【００１５】また、送風機７の空気下流側には、空気冷
却手段をなす蒸発器９が配設されており、送風機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。そし
て、蒸発器９の空気下流側には、空気加熱手段をなすヒ
ータコア１０が配設されており、このヒータコア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に示された送風機の図は、模式図であ
り、詳細は後述する。

【００１６】また、空調ケーシング２には、ヒータコア
１０をバイパスするバイパス通路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
を調節するエアミックスドア１３が配設されている。

【００１７】また、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１
７とが形成されている。

【００１８】そして、上記各吹出口１４、１５、１７の
空気上流側部位には、それぞれ吹出モード切換ドア１
８、１９、２０が配設されている。なお、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
駆動手段または手動操作によって開閉される。

【００１９】因みに、実際の車両用空調装置では、フッ
ト吹出口１５及びデフロスタ吹出口１７は、フェイス吹
出口１４より小さくなっているため、フットモード及び
デフモードはフェイスモードに比べて空気の流通抵抗
（圧損）が大きくなっている。

【００２０】次に、送風機７について述べる。

【００２１】図２は送風機７の拡大図であり、７１は回
転軸７１ａ周りに多数枚の翼（ブレード）７１ｂを有し
て、回転軸７１ａ方向（図２の（ｂ）の紙面上方）から
吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式ファン
（以下、ファンと略す。）であり、このファン７１は、
ファン７１から吹き出される空気の流路７２ａを構成す
るスクロールケーシング（以下、ケーシングと略す。）
７２内に収納されている。

【００２２】そして、ケーシング７２は、ファン７１か
らその周速で吹き出された空気を転向させて送風空気に
圧力を発生させる（動圧を静圧に変換す）べく、回転軸
７１ａ周りに渦巻き状に形成されている。なお、本実施
形態では、ケーシング７２は、空調ケーシング１ととも
に樹脂（ポリプロピレン等）にて一体成形さているま
た、ケーシング７２のうち回転軸７１ａ方向一端側に
は、吸入口７３が開口しており、他端側には、ファン７
１を回転駆動する電動モータ（駆動手段）７４が配設さ
れている。そして、吸入口７３の開口外縁部７３ａに
は、吸入口７３から吸い込まれた空気をファン７１の内
径側に導くベルマウス７３ｂが形成されている。

【００２３】ところで、７５はファン７１の径外方側
（空気流路７２ａ）から吸入口７３側に空気が逆流する
ことを防止する逆流防止ガイド（逆流防止壁部材）であ
り、この逆流防止ガイド（以下、ガイドと略す。）７５
は、ハイポイドギヤ、スパイラルベベルギヤ、又はゼロ
ールベベルギヤ等の歯車装置７６を介してサーボモータ
（駆動手段）７７により開口外縁部７３ａに沿って移動
可能に配置されている。

【００２４】なお、ガイド７５はリング状の歯車７６ａ
に固定され、歯車７６ａに噛み合う歯車７６ｂはサーボ
モータ７７のシャフトに固定されている。

【００２５】そして、サーボーモータ７７の回転角度
（ガイド７５の位置）は、図３に示すように、電子制御
装置（ＥＣＵ）７８により制御されており、ＥＣＵ７８
は、空調ケーシング１内の空気圧を検出する圧力センサ
（圧力検出手段）７９の検出圧力、及び内外気切換ドア
５の位置を検出するポテンショメータ（位置検出手段）
８０の検出位置に基づいて予め設定されたプログラムに
従ってサーボーモータ７７の回転角度（ガイド７５の位
置）を制御する。

【００２６】なお、圧力センサ７９は、送風機７の空気
流れ下流側であって、送風機７から吹き出す空気の動圧
の影響を直接に受けず、空調ケーシング２内（送風機７
の空気流れ下流側）の静圧を検出することができる部位
に配設することが望ましい。

【００２７】次に、本実施形態に係る送風機７（空調装
置）１の作動及びその特徴を述べる。

【００２８】図４（ａ）のグラフはケーシング７２の巻
き角θと吸入口７３を流通する空気の流速の変化を示す
試験結果であり、図４（ａ）の実線は低周波騒音が発生
しているときのものであり、破線は低周波騒音が発生し
ていないときのものである。

【００２９】なお、巻き角θとは、図４（ｂ）に示すよ
うに、空気流路７２ａうち通路断面積が最も小さくなる
ノーズギャップ部（ノーズ部７２ｂの曲率半径の中心と
ファンの回転中心とを結ぶ基準線Ｌ）からファン７１の
回転の向きに図った角度を言うものであり、ノーズ部７
２ｂ（ノーズギャップ部）においては、微少な隙間を介
してケーシング７２の巻き始め側と巻き終わり側とが連
通している。

【００３０】そして、図４から明らかなように、低周波
騒音が発生しているときには、ノーズ部７２ｂ（ノーズ
ギャップ部）において多くの逆流空気が発生しいるの
で、吸入口７３の開口外縁部７３ａうちノーズ部７２ｂ
（巻き角θ＝０）に対応する部位にガイド７５を設けれ
ば、逆流空気と吸入空気とを効率よく離隔して両空気が
直接干渉することを防止することができ、低周波騒音を
低減することができる。

【００３１】なお、低周波騒音の原因である逆流空気
は、空調ケーシング２内（送風機７の空気流れ下流側）
の空気圧が上昇したときに発生するが、発明者等の試験
検討によると、空調ケーシング２内（送風機７の空気流
れ下流側）の空気圧が７００Ｐａ以上となったときに逆
流空気が発生し易いことを確認している。

【００３２】また、図５は低周波騒音が発生し易い状況
において、吸入口７３に向かって流通する吸入空気の方
向（吸入方向）と騒音レベルとの関係を示す試験結果で
あり、図５から明らかなように、吸入方向が１００°近
辺となる状況においては騒音レベルが低くなるのに対し
て、吸入方向が１８０°以上、３６０以下の範囲におい
ては騒音レベルが高くなる。

【００３３】因みに、吸入方向を示す角度は巻き角θと
同じ定義である。また、図５に示す試験結果は、吸入空
気の吸い込み角度（回転軸７１ａと吸入空気とのなす角
度α（図２（ｂ）参照）が３０°〜３５°となるように
したときのものである。

【００３４】以上に述べたことから明らかなように、低
周波騒音は、空調ケーシング２内（送風機７の空気流れ
下流側）の空気圧が７００Ｐａ以上となり、かつ、吸入
空気の吸入方向が１８０°以上、３６０以下の範囲とな
ったときに低周波騒音が発生し易いことが判る。

【００３５】そこで、ＥＣＵ７８は、圧力センサ７９に
より空調ケーシング２内（送風機７の空気流れ下流側）
の空気圧が７００Ｐａ以上となったこと（以下、このこ
とを第１条件と呼ぶ。）を検出し、かつ、ポテンショメ
ータ８０の検出位置から吸入空気の吸入方向が１８０°
以上、３６０以下の範囲になる（以下、このようになる
ことを第２条件と呼ぶ。）ような位置に内外気切換ドア
５が位置したことを検出したときは、空気が逆流し得る
状態（低周波騒音が発生し易い状態）であると判断し
て、図６に示すように、ガイド７５を開口外縁部７３ａ
うちノーズ部７２ｂ（巻き角θ＝０）に対応する部位に
位置させて逆流空気と吸入空気とを離隔して低周波騒音
の発生を防止する。

【００３６】一方、第１条件及び第２条件のいずれか一
方が成立していないとＥＣＵ７８が判断したときは、空
気が逆流し難い状態（低周波騒音が発生し難い状態）で
あると判断して、図２（ａ）に示すように、ガイド７５
を吸入空気の主流からずれた部位（本実施形態では、吸
入方向が１００°近辺）に位置させて吸入抵抗の低減を
図る。

【００３７】以上に述べたように、本実施形態によれ
ば、送風状態によらず、送風量の低下を抑制しつつ、低
周波騒音を低減することができる。

【００３８】因みに、図７（ａ）は、ガイド７５を図２
（ａ）に示す部位に位置させたとき（以下、この状態を
状態Ａと呼ぶ。）の送風量と、ガイド７５を図６に示す
部位に位置させた（以下、この状態を状態Ｂと呼ぶ。）
の送風量とを示す図表であり、図７（ｂ）は、状態Ａ、
Ｂの騒音レベル（ＳｏｕｎｄＬｅｖｅｌ）を示すグラフ
である。これらからも明らかなように、本実施形態に係
る送風機７によれば、送風量の低下を抑制しつつ、低周
波騒音の低減を図ることができることが判る。

【００３９】（第２実施形態）第１実施形態では、ガイ
ド７５を開口外縁部７３ａに沿って移動させる可動方式
であったが、本実施形態は、図８に示すように、開口外
縁部７３ａうちノーズ部７２ｂ（巻き角θ＝０）に対応
する部位と吸入口７３からずれた主流流れの影響の無い
部位との間をガイド７５が揺動するような可動方式とし
たものである。

【００４０】（第３実施形態）上述の実施形態では、Ｅ
ＣＵ７８が圧力センサ７９及びポテンショメータ８０の
検出値に基づいて第１条件及び第２条件が成立したか否
かを判定することにより逆流判定手段を構成したが、一
般的に、フット吹出口１５から空気を吹き出すフットモ
ードにおいては、通風抵抗が大きく、空調ケーシング２
内（送風機７の空気流れ下流側）の空気圧が上昇するの
で、本実施形態では、圧力センサ７９を廃止し、吹出モ
ードがフットモードとなったときに、第１条件が成立し
たものと見なすことにより逆流判定手段を構成したもの
である。

【００４１】なお、図９は本実施形態に係る制御系の模
式図であり、ＥＣＵ７８には、吹出モード切換ドア１
８、１９、２０の位置を検出するポテンショメータ（位
置検出手段）８１の検出値が入力されている。

【００４２】因みに、本実施形態では、吹出モードがフ
ットモードとなったときに、第１条件が成立したものと
見なしたが、本実施形態はこれに限定されるものではな
く、吹出モードがフットモードとなり、かつ、バイパス
通路１２を流通する空気が略０となる位置（マックスホ
ット）にエアミックスドア１３が位置したときに第１条
件が成立したものと見なしてもよい。

【００４３】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、本発明に係る遠心式送風機を車両用空調装置に適用
したが本発明はこれに限定されるものではなく、その他
のものにも適用することができる。

【００４４】また、上述の実施形態では、蒸発器９、ヒ
ータコア１０及びエアミックスドア１３等により空調ケ
ーシング２内を流通する空気の温度を調節する温度調節
手段を構成したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、エアミックスドア１３を廃止し、ヒータコア１０
での加熱量を調節することより温度調節手段を構成して
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る空調装置の模式図
である。

【図２】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る送風機を
吸入口側から見た模式図であり、（ｂ）は本発明の第１
実施形態に係る送風機の断面図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る空調装置の制御系
の模式図である。

【図４】（ａ）は巻き角θと吸入口７３を流通する空気
の流速の変化を示すグラフであり、（ｂ）は巻き角θの
説明図である。

【図５】騒音レベルと吸入方向との関係を示すグラフで
ある。

【図６】本発明の第１実施形態に係る送風機を吸入口側
から見た模式図である。

【図７】（ａ）は、送風機の送風能力を示す図表であ
り、（ｂ）は、送風機の騒音レベル（ＳｏｕｎｄＬｅｖ
ｅｌ）を示すグラフである。

【図８】（ａ）は本発明の第２実施形態に係るガイドの
駆動部の模式図であり、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）のＡ−
Ａ断面図である。

【図９】本発明の第３実施形態に係る空調装置の制御系
の模式図である。

【符号の説明】

７…遠心式送風機、７１…遠心式ファン、７１ｂ…ブレ
ード（翼）、７２…スクロールケーシング、７３…吸入
口、７４…モータ、７５…逆流防止ガイド（逆流防止壁
部材）、７６…歯車装置、７７…サーボモータ。

フロントページの続き (72)発明者 新谷 豊 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3H034 AA02 AA15 AA18 BB02 BB06 BB19 BB20 CC03 DD02 EE06 3L011 BF00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸（７１ａ）周りに多数枚の翼（７
   １ｂ）を有し、回転軸（７１ａ）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ファン（７１）と、 前記遠心式ファン（７１）を収納して前記遠心式ファン
   （７１）から吹き出される空気の流路（７２ａ）を構成
   するとともに、前記回転軸（７１ａ）周りに渦巻き状に
   形成されたスクロールケーシング（７２）と、 前記スクロールケーシング（７２）に形成され、前記回
   転軸（７１ａ）の軸方向一端側で開口する吸入口（７
   ３）と、 前記遠心式ファン（７２）の径外方側から前記吸入口
   （７３）側に空気が逆流することを防止する可動式の逆
   流防止壁部材（７５）とを備え、 前記逆流防止壁部材（７５）は、前記吸入口（７３）の
   開口外縁部（７３ａ）のうち前記スクロールケーシング
   （７２）のノーズ部（７２ｂ）に対応する部位と、前記
   吸入口（７３）に流れ込む空気の主流からずれた部位と
   の間を移動することができるように構成されていること
   を特徴とする遠心式送風機。
2. 【請求項２】 車室内に向けて空気を送風する請求項１
   に記載の遠心式送風機（７）と、 前記遠心式送風機（７）により送風される空気の通路を
   構成する空調ケーシング（２）と、 前記空調ケーシング（２）内に配設され、前記空調ケー
   シング（２）内を流通する空気の温度を調節する温度調
   節手段（９、１０、１３）と、 前記遠心式ファン（７２）の径外方側から前記吸入口
   （７３）側に向けて空気が逆流し得る状態であるか否か
   を判定する逆流判定手段（７８〜８０）とを備え、 前記逆流判定手段（７８〜８０）により空気が逆流し得
   る状態であると判定されたときには、前記逆流防止壁部
   材（７５）を前記開口外縁部（７３ａ）のうち前記ノー
   ズ部（７２ｂ）に対応する部位に位置させることを特徴
   とする車両用空調装置。
3. 【請求項３】 前記遠心式送風機（７）の吸入側には、
   車室内空気を導入する内気導入口（３）、車室外空気を
   導入する外気導入口（４）、及び両導入口（３、４）を
   開閉する内外気ドア（５）が設けられ、 前記空調ケーシング（２）のうち前記遠心式送風機
   （７）より空気流れ下流側には、空気圧を検出する圧力
   検出手段（７９）が設けられており、 さらに、前記逆流判定手段（７８〜８０）は、前記内外
   気ドア（５）が所定の部位に位置し、かつ、前記圧力検
   出手段（７９）の検出圧力が所定圧力以上のときに、空
   気が逆流し得る状態であると判定することを特徴とする
   請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 【請求項４】 前記遠心式送風機（７）の吸入側には、
   車室内空気を導入する内気導入口（３）、車室外空気を
   導入する外気導入口（４）、及び両導入口（）を開閉す
   る内外気ドア（５）が設けられ、 さらに、前記逆流判定手段（７８〜８０）は、前記内外
   気ドア（５）が所定の部位に位置し、かつ、前記温度調
   節手段（９、１０、１３）により温度調節された空気を
   乗員の足下に向けて吹き出すフットモードとなったとき
   に、空気が逆流し得る状態であると判定することを特徴
   とする請求項２に記載の車両用空調装置。