JP6011348B2 - 空調装置用送風機 - Google Patents

Description

本発明は、空調装置に用いられ、少なくとも２つの通路に対して送風する空調装置用送風機に関する。

従来の車両用空調装置では、２つの通路の各上流部それぞれに、スクロール状のケーシング内に遠心ファンが設けられている。そして、各遠心ファンが回転軸線方向に所定の空間を隔てて配置されており、２つの遠心ファンは一つの電動モータにて一体に回転するようになっている。またケーシングには、２つの通路を形成するために、内部の空気通路を２つに仕切る平板の仕切壁が形成されている。このような従来の車両用空調装置では、一方の通路から他方の通路に空気が漏れる漏れ流れが発生するので、漏れ流れによってスクロールケース内の流れの乱れを招き、騒音悪化および送風効率が低下するという問題がある。

このような問題を解決する技術として、特許文献１，２には、二つのファン間のシール性を向上させるため、ラビリンス構造などを取り入れた構造が開示されている。しかしラビリンス構造は、製造的課題が多くコスト高となるという問題がある。またラビリンス構造では、完全に風漏れをとめることができず、漏れた流れが一方の通路に混入し、一方の通路のファンから噴出す主流が作り出す旋回流れと漏れ流れとが正面衝突し、不安定なスクロール内流れとなってしまい騒音悪化を招くという問題がある。

このような問題を解決する技術として、特許文献３には、一方の通路へ漏れてきた流れと一方のファンから噴出す流れとが直交するように衝突させる構造が開示されている。これによって漏れ流れによる衝突状態を一定とし、衝突におけるスクロール内の乱れた流れを比較的安定したものとし、低騒音化している。

特開平１０−７１８２８号公報 特開２００１−２１３１３４号公報 特開２００２−１２７７２９号公報

前述の特許文献３に記載の技術では、直交といえども積極的に漏れ流れを衝突させているので、乱れ流れ発生を抑制しているわけでない。したがって乱れ流れに起因して、騒音が発生し、送風効率が低下するという問題がある。さらに直交する漏れ流れによって、エアカーテンのような影響も出てくるため、送風効率が低下するという問題がある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、一方の通路から他方の通路への漏れ流れによる騒音および抵抗を低減することができる空調装置用送風機を提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本発明は、第２ファンには、回転軸線方向における第１ファン側に位置する端部（１５）に、径方向外方に突出する突出部（２０）が設けられ、仕切壁には、突出部とは間隔をあけて、突出部を覆うように設けられるテーパ部（２１）であって、径方向外方に向かうにつれて回転軸線方向において第２ファン側に向かうように傾斜し、第１空気通路から第２空気通路へ第１ファンによって送風された空気を案内するテーパ部（２１）を有し、第１空気通路から第２空気通路に送風された空気は、テーパ部によって径方向外方に案内されることを特徴とする空調装置用送風機である。

このような本発明に従えば、第２ファンには、突出部が設けられる。突出部は、回転軸線方向における第２ファン側に位置する端部に、径方向外方に突出するように設けられる。また仕切壁には、突出部とは第１ファン側に間隔をあけて、突出部を覆うようにテーパ部が設けられる。テーパ部は、径方向外方に向かうにつれて、第１ファン側に向かうように傾斜している。第１ファンと第２ファンとは、１つのモータによって一体に駆動されるので、モータが駆動すると第１空気通路および第２空気通路の両方に送風されることになる。

送風された空気は、ケーシング内の内壁に衝突し、旋回する流れも発生する。第１空気通路では仕切壁にはテーパ部があり、テーパ部は傾斜している。したがってテーパ部が傾斜しているので、テーパ部が第１ファンによって発生する第１空気通路内の旋回流れの抵抗となることを抑制することができる。またテーパ部と突出部とを通過して、第１空気通路から第２空気通路に流れ込む漏れ流れは、テーパ部によって第２空気空気通路内にて径方向外方に案内される。これによって第２空気通路内にて第２ファンによる径方向外方への空気流れの抵抗となることを抑制することができる。したがって本発明の空調装置用送風機では、漏れ流れに起因する騒音および抵抗を低減することができる。

なお、前述の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。

第１実施形態の送風機１１を示す断面図である。 図１の一部を拡大して示す断面図である。 図２の一部を拡大して示す断面図である。 傾斜角度αが４５度の場合を示す模式図である。 傾斜角度αが２０度の場合を示す模式図である。 傾斜角度αが７０度の場合を示す模式図である。 傾斜角度αと騒音との関係の一例を示すグラフである。 第２実施形態の送風機１１の一部を拡大して示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図７を用いて説明する。車両用空調装置における室内ユニットは、車室内へ送風される車室内送風空気を送風する送風機ユニット１０、および送風機ユニット１０から送風された車室内送風空気の温度を調整する空調ユニット（図示せず）に大別される。室内ユニットは、エンジンルームと車室内とを仕切るダッシュパネルと、車室内最前部のインストルメントパネル（計器盤）との間の空間に配置されている。

図示しない空調ユニットの内部には、送風機ユニット１０から送風された車室内送風空気が流れる空気通路が形成されている。そして、この空気通路内には、車室内送風空気を冷却する冷却用熱交換器、冷却用熱交換器にて冷却された冷風を再加熱する加熱用熱交換器および加熱用熱交換器で再加熱する冷風量を調整するエアミックスドアなどが配置される。

空調ユニット内で温度調整された車室内送風空気は、空調ユニットの空気流れ最下流部に形成された開口部およびダクトを介して車室内に設けられた吹出口から車室内へ送風される。

送風機ユニット１０は、内気と外気とを切替導入する内外気切替装置（図示せず）と、内外気切替装置によって導入された内気および外気を空調ユニットに向けて送風する送風機１１とを一体に構成してなるものである。図１の例では、内外気切替装置を上方側に配置し、送風機１１を下方側に配置している。

送風機１１は、共通する１つの送風機用モータ１２を駆動源として、第１ファン１３および第２ファン１４の２つのファンを回転駆動させる遠心ファンである。送風機用モータ１２は、その回転軸がモータ本体部の一方向（一端側）のみに突出する片軸モータである。図１の例では、送風機１１の軸方向Ｙ（回転軸の方向）が上下方向を向いている。

送風機用モータ１２としては、直流モータおよび交流モータのいずれを採用してもよい。送風機用モータ１２は、空調制御装置（図示せず）から出力される制御信号（制御電圧または制御周半数信号など）によって、その作動が制御される。

第１ファン１３および第２ファン１４は、遠心式多翼ファン（遠心式ファン）であり、その軸方向Ｙ一端側から空気を吸い込む片吸いファンである。具体的には、第１ファン１３および第２ファン１４は、送風機用モータ１２の回転軸周りに複数枚のブレードを一定間隔で環状に配置して構成されている。各ブレードは、円板状の主板１５，１６に一体に形成されている。したがって、第１ファン１３および第２ファン１４は、互いに同軸上に配置されている。第１ファン１３は、上方から空気を吸い込み、第２ファン１４は下方から空気を吸い込む。したがって第１ファン１３の主板１５は下方に位置し、第２ファン１４の主板１６は上方に位置する。換言すると、第１ファン１３の回転軸線方向Ｙにおける第２ファン１４側に位置する端部は、第１ファン１３の主板１５になる。同様に、第２ファン１４の回転軸線方向Ｙにおける第１ファン１３側に位置する端部は、第２ファン１４の主板１６になる。第１ファン１３および第２ファン１４を１つの遠心式ファンとして見ると、回転軸線方向Ｙの両側から空気を吸い込むファンとなる。

本実施形態では、送風機用モータ１２が第２ファン１４側に位置しているので、第２ファン１４のファン内径を第１ファン１３のファン内径より大きくしている。これによって第２ファン１４側の吸入抵抗が第１ファン１３側の吸入抵抗に比べて過度に大きくなることを防止している。

第１ファン１３および第２ファン１４は、それぞれ別々の第１スクロールケーシング１７および第２スクロールケーシング（以下、それぞれ第１ケーシングおよび第２ケーシングということがある）１８内に、回転可能に収納されている。

第１ケーシング１７は、その内部に第１ファン１３から吹き出された空気を通過させる渦巻き状の第１空気通路１７ａを形成するものである。具体的には、第１ケーシング１７の外壁面は、回転軸に垂直な方向から見たとき、回転軸からの距離（スクロール半径）が第１ファン１３の回転方向に向かって徐々に拡大する形状になっている。第１ケーシング１７のうち、回転軸に垂直な壁面であって、送風機用モータ１２から離れた側の壁面には、第１ファン１３の内周側に空気を吸入させる円形状の第１吸入口１７ｂが形成されている。また第１ケーシング１７の空気通路の巻き終わり側には、空気を吹き出す第１吹出口（図示せず）が形成されている。

第２ケーシング１８は、その内部に第２ファン１４から吹き出された空気を通過させる第２空気通路１８ａを形成するもので、その基本的構成は、第１ケーシング１７と同様である。したがって、第２ケーシング１８にも、第１ケーシング１７と同様の第２吸入口１８ｂおよび第２吹出口（図示せず）が形成されている。第２ファン１４は、第１ファン１３よりも送風機用モータ１２側に配置されており、第２吸入口１８ｂは、下方側を向いて開口している。

また第１ファン１３の主板１５と第２ファン１４の主板１６とは、回転軸線方向Ｙ（図１の上下方向）に所定の間隔があいて配置されている。また第１ケーシング１７および第２ケーシング１８の境界には、仕切壁１９が形成されている。仕切壁１９は、第１ファン１３および第２ファン１４の回転を妨げないように、第１ケーシング１７と第２ケーシング１８との境界から各ファンの径方向内方Ｘ２に向かって直線的に延びるように形成されている。仕切壁１９によって、第１空気通路１７ａと第２空気通路１８ａとを仕切り、第１ファン１３から吹き出した空気と第２ファン１４から吹き出した空気とが混合することを防止している。

第２ファン１４には、図２に示すように、回転軸線方向Ｙにおける第１ファン１３側に位置する端部に、径方向外方Ｘ１に突出する突出部２０が設けられる。換言すると、突出部２０は、第２ファン１４の回転軸線方向上方Ｙ１に位置する。突出部２０は、主板１６に一体に設けられる。換言すると、第２ファン１４において、各ブレードの回転軸線方向上方Ｙ１の端部には、ブレードから径方向外方Ｘ１に突出する突出部２０が設けられる。したがって全体でみると、突出部２０は環状に設けられている。

仕切壁１９には、図２に示すように、回転軸線方向Ｙにおいて突出部２０とは第１ファン１３側に間隔をあけて、突出部２０を覆うように設けられるテーパ部２１が設けられる。テーパ部２１は、第２ケーシング１８の内壁から第２ファン１４を見ると、仕切壁１９の先端に設けられる。換言すると、テーパ部２１は、仕切壁１９の径方向内方Ｘ２の端部に設けられる。テーパ部２１は、径方向外方Ｘ１（図２の左方）に向かうにつれて、回転軸線方向下方Ｙ２（図２の下方）に向かうように傾斜する部分を有する。テーパ部２１と突出部２０とによって、漏れ通路２２が形成される。漏れ通路２２は、第１空気通路１７ａから漏れた空気を第２空気通路１８ａに案内する。

テーパ部２１の径方向Ｘの寸法は、突出部２０の突出寸法よりも大きくなるように形成される。テーパ部２１の先端は、第１ファン１３の主板１５よりも回転軸線方向下方Ｙ２（第２ファン１４側）に位置する。テーパ部２１の先端とは、テーパ部２１の径方向内方Ｘ２（図２の右方）に位置する端部である。また突出部２０とテーパ部２１との回転軸線方向Ｙにおける間隔Ｌａは、図３に示すように、第１ファン１３の主板１５と第２ファン１４の主板１６との回転軸線方向Ｙにおける間隔Ｌｂ以下となるように設定される（Ｌａ≦Ｌｂ）。換言すると、漏れ通路２２の幅Ｌａは、各ファン１３，１４の間隔Ｌｂ以下となるように設定される。これによって、第１ファン１３から送風された空気が、直接、漏れ通路２２に流入することを防止することができる。

次に、各空気通路１７ａ，１８ａ内の空気流れについて、図２を用いて説明する。図２にに示す矢印は、図２に示す断面における流れの方向を示している。実際は、図２の紙面奥側にも空気は流れている。したがって各空気通路１７ａ，１８ａでは、空気は図２における断面にて旋回しながら周方向に流れている。図２に示すように、第１空気通路１７ａ内および第２空気通路１８ａ内では、各ファン１３，１４からの送風によって時計回りおよび反時計回りの旋回流がそれぞれ形成される。そして図２の紙面奧側に向けて、各空気通路１７ａ，１８ａから下流側に送風される。テーパ部２１は、第１空気通路１７ａ内で下方に位置する反時計回りの旋回流を案内する方向に傾斜している。したがってテーパ部２１を設けることによって、第１空気通路１７ａ内での下方側の旋回流を乱れさせることを抑制することができる。

またテーパ部２１と突出部２０との間を通過した漏れ流れは、第２空気通路１８ａ内に流入する。そして流入した漏れ流れは、第２空気通路１８ａ内の上方側に位置する時計回りの旋回流を形成する第２ファン１４からの吐出流れに合流する。したがって漏れ流れによって、第２空気通路１８ａ内における旋回流が乱れることを抑制している。

次に、テーパ部２１の傾斜角度に関して、図４〜図７を用いて説明する。テーパ部２１の径方向Ｘに対する傾斜角度は、最も好ましい角度は４５度（図４参照）である。図７に示すように、傾斜角度が４５度から小さくなるにつれて、騒音が大きくなっている。傾斜角度が小さくなると、漏れ通路２２が漏れ流れを案内する効果が小さくなり、漏れ流れの流量が一定でなくばらつきが生じる。漏れ流れがばらつくと、第２空気通路１８ａにおける流れに変動を与えるので、騒音が大きくなるからである。

また傾斜角度が４５度から大きくなるにつれても、騒音が大きくなっている。傾斜角度が大きくなると、第１空気通路１７ａでテーパ部２１が抵抗となり、第１空気通路１７ａ内での旋回流を悪化させることになる。また第２空気通路１８ａ内おいても、漏れ流れが第２空気通路１８ａに進入する進入角度が大きくなるので、漏れ流れが第２空気通路１８ａ内の旋回流に衝突しやすくなる。この結果、傾斜角度が４５度から大きくなると騒音が大きくなる。傾斜角度が２０度（図５参照）以上７０度（図６参照）以下であると、傾斜角度が９０度のときの騒音レベルの半分以下に抑えることができる。したがってテーパ部２１の傾斜角度は、図７に示すように、２０度以上７０度以下であることが好ましく、最も好ましい角度は４５度である。また送風効率の実験結果によると、ファンの送風効率は、傾斜角度が９０度の場合に比べて、傾斜角度が４５度の場合の方が、０．５Ｐｔ（０．５％）向上している。したがって傾斜角度が４５度の方が、送風抵抗が減少していることがわかる。

以上説明したように本実施形態の送風機１１では、仕切壁１９にはテーパ部２１があり、テーパ部２１は傾斜しているので、第１ファン１３によって発生する第１ケーシング１７内の旋回流れの抵抗となることを抑制することができる。またテーパ部２１と突出部２０とを通過して、第１ファン１３から第２ファン１４側に流れ込む漏れ流れは、テーパ部２１によって径方向外方Ｘ１に案内される。これによって第２ファン１４による径方向外方Ｘ１への空気流れの抵抗となることを抑制することができる。したがって本実施形態の送風機１１では、図７に示すように、漏れ流れに起因する騒音および抵抗を低減することができる。換言すると、テーパ部２１と突出部２０とによって、漏れ流れが流入された側の主流との干渉や衝突を極力低減させることができ、低騒音・高効率化することができる。

また本実施形態では、テーパ部２１は、回転軸線方向Ｙにおいて、第２ファン１４に設けられる突出部２０とは第１ファン１３側に間隔をあけて位置するように設けられる。したがってテーパ部２１は、径方向Ｘにおいて第１ファン１３と第２ファン１４との間に重なるような位置関係となる。これによって第１ファン１３と径方向Ｘに重なる重なり度合いを小さくすることができるので、第１ファン１３から直接、漏れ通路２２に流れ込む空気量を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図８を用いて説明する。本実施形態では、突出部２０Ａの先端３０の形状に特徴を有する。突出部２０Ａの先端３０は、図８に示すように、径方向外方Ｘ１に向かうにつれて、第２ファン１４側に向かうように傾斜している。換言すると、突出部２０Ａの先端３０は、テーパ部２１と同じ傾斜方向に傾斜している。また突出部２０Ａの先端３０の傾斜角度は、好ましくは２０度以上７０度以下であり、さらに好ましくはテーパ部２１と同じ傾斜角度である。これによって突出部２０Ａの先端３０が、漏れ流れの通風抵抗となることを抑制することができ、騒音の発生および効率低下をさらに抑制することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、２つのファンを有する構成であったが、２つに限るものではなく３つ以上であってもよい。たとえば他の実施形態の送風機として、内外気２層タイプの車両用空調装置において、少なくとも２つのファンを有し、この２つのファンを仕切る仕切壁１９を有し、少なくとも２つのファンは、上下に配列され、ファンの少なくとも一方の端部に突出部２０を有し、この突出部２０を覆うように仕切壁１９はテーパを有するテーパ部２１を有する構成であればよい。

また前述の第１実施形態では、テーパ部２１は、突出部２０Ａとは第１ファン１３側に間隔をあけて位置しているが、第２ファン１４側に間隔をあける構成であってもよい。これによって第２ファン１４からの漏れ流れが第１空気通路１７ａに流れ込む構成になる。

また前述の第１実施形態では、突出部２０は第２ファン１４に設けられているが、第１ファン１３に設けてもよい。したがって第１実施形態とは上下対称となるように、突出部２０およびテーパ部２１を設けてもよい。

また前述の第１実施形態では、送風機１１は、車両用空調装置に用いられる車両用空調装置用送風機であったが、車両用に限るものではなく、他の空調装置用の送風機に用いてもよい。

１１…送風機（遠心式ファン） １２…送風機用モータ（モータ）
１３…第１ファン １４…第２ファン １５…第１ファンの主板
１６…第２ファンの主板 １７…第１ケーシング １７ａ…第１空気通路
１８…第２ケーシング １８ａ…第２空気通路 １９…仕切壁
２０…突出部 ２１…テーパ部 ２２…漏れ通路
３０…突出部の先端

Claims (5)

1. 内部に空気通路（１７ａ，１８ａ）を形成するケーシング（１７，１８）と、
   前記ケーシング内に収納され、回転軸線方向の両側から空気を吸い込む遠心式ファン（１１）と、
   前記ケーシング内を前記遠心式ファンの回転軸線方向において、第１空気通路（１７ａ）と第２空気通路（１８ａ）との２つの通路に仕切る仕切壁（１９）と、を含み、
   前記遠心式ファンは、複数のファンとして、少なくとも前記第１空気通路に配置された第１ファン（１３）と前記第２空気通路に配置された第２ファン（１４）と、を含み、
   前記第１ファンおよび前記第２ファンは、１つのモータ（１２）によって一体に駆動されるように構成され、
   前記第２ファンには、前記回転軸線方向における前記第１ファン側に位置する端部（１５）に、径方向外方に突出する突出部（２０）が設けられ、
   前記仕切壁には、前記突出部とは間隔をあけて、前記突出部を覆うように設けられるテーパ部（２１）であって、前記径方向外方に向かうにつれて前記回転軸線方向において前記第２ファン側に向かうように傾斜し、前記第１空気通路から前記第２空気通路へ前記第１ファンによって送風された空気を案内するテーパ部（２１）を有し、
   前記第１空気通路から前記第２空気通路に送風された空気は、前記テーパ部によって前記径方向外方に案内されることを特徴とする空調装置用送風機。
2. 前記テーパ部は、前記回転軸線方向において、前記突出部とは前記第１ファン側に間隔をあけて位置するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の空調装置用送風機。
3. 前記突出部の先端（３０）は、前記径方向外方に向かうにつれて、前記回転軸線方向において前記第２ファン側に向かうように傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の空調装置用送風機。
4. 前記テーパ部は、前記突出部とは前記第１ファン側に間隔をあけて位置し、
   前記テーパ部の前記径方向内方に位置する端部は、前記第１ファンの回転軸線方向における前記第２ファン側に位置する端部よりも、前記第２ファン側に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の空調装置用送風機。
5. 前記テーパ部の径方向に対する傾斜角度は、２０度以上７０度以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の空調装置用送風機。

Images