JP6925910B2 - 車両用空調装置のための遠心送風機 - Google Patents

Description

本発明は、二層流式の車両用空調装置に適用される遠心送風機に関する。

車両用の遠心送風機として、外気（車両の外気）または車室内気のいずれかを取り込んで送風する送風機が知られている（例えば特許文献１参照）。このような遠心送風機は、モータによって回転駆動されて空気を吹き出す羽根車と、羽根車から吹き出された空気を送風路へ向けるスクロールと、を有する。また、車両用の遠心送風機として、二層流式の車両用空調装置に適用される遠心送風機であって、上下二層の空気流路を有するいわゆる二層流式の遠心送風機が知られている。この遠心送風機は、一方の空気流路に外気を取り込んで送風し、同時に、他方の空気流路に車室内気を取り込んで送風することができる。そして、暖房時に、一方の空気流路に低湿度の外気を取り込んでフロントウィンドウに吹出し、フロントガラスの曇りを防止しつつ、他方の空気流路に既に暖められた車室内気を取り込んで循環させることにより、暖房のための効率を向上することができる。このような二層流式の遠心送風機においては、一方の空気流路を通流する外気と他方の空気流路を通流する車室内気との混合により生じる問題が指摘されている。特に、低湿度の外気が流れる空気流路に高湿度の車室内気が流入すると、フロントガラスの曇りを防止する効果が低減する。したがって、二層流式の遠心送風機においては、車室内気の、外気への混合回避に対する高い要求がある。

ところで、モータを用いて羽根車を連続的に回転駆動すると、モータは発熱する。モータが発熱すると、内部の電線の温度が上昇して電気抵抗が大きくなり、モータの消費電力が増すことが知られている。

特許文献１には、スクロール内を流れる空気をモータの冷却に利用する技術が記載されている。スクロールから取り入れられたモータ冷却用の空気は、モータの冷却に利用された後、スクロール内に戻るようになっている。しかしながら、特許文献１に記載の遠心送風機は、二層流式の車両用空調装置に適用される遠心送風機ではない。すなわち、特許文献１には、二層流式の遠心送風機において、車室内気の外気への混合により生じる問題を防止しつつモータを冷却する方法についての開示がない。

特開２００７−１５４１号公報

本発明は、二層流式空調装置用の遠心送風機であって、遠心送風機の作動中、車室内気の外気への混合により生じる問題を防止しつつ、モータを効果的に冷却することが可能な、遠心送風機を提供することを目的としている。

本発明の好適な一実施形態によれば、車両用の遠心送風機であって、モータと、周方向翼列を形成する複数の翼を有し、前記モータにより軸方向に延びる回転軸線周りに回転駆動されて、前記翼列の半径方向内側の空気を、遠心方向に向けて吹き出す第１羽根車と、前記第１羽根車を収容する第１羽根車用内部空間と、前記軸方向に開口する第１吸込口と、周方向に開口する第１吐出口と、を有する第１スクロールであって、前記第１スクロールの内周面と前記第１羽根車の外周面との間に第１空気流路が形成されている第１スクロールと、周方向翼列を形成する複数の翼を有し、前記モータにより前記回転軸線周りに回転駆動されて、前記翼列の半径方向内側の空気を、遠心方向に向けて吹き出す第２羽根車であって、前記第１羽根車と同軸に設けられた第２羽根車と、前記第２羽根車を収容する第２羽根車用内部空間と、前記軸方向に開口する第２吸込口と、周方向に開口する第２吐出口と、を有する第２スクロールであって、前記第２スクロールの内周面と前記第２羽根車の外周面との間に第２空気流路が形成されている第２スクロールと、前記モータを収容するモータ用内部空間を有するモータ収容部と、を備え、前記第１スクロール及び前記第２スクロールのうちの一方に前記車両の外気が吸入され、かつ他方に車室内気が吸入されるときに、前記外気が吸入されるスクロールに前記モータを冷却する冷却空気を取り入れる冷却空気取入口が設けられており、前記モータ収容部には、前記冷却空気取入口と連通し前記冷却空気を前記モータへ導く冷却空気供給口が設けられている、遠心送風機が提供される。

また、本発明の好適な他の実施形態によれば、車両用の遠心送風機であって、モータと、周方向翼列を形成する複数の翼を有し、前記モータにより軸方向に延びる回転軸線周りに回転駆動されて、前記翼列の半径方向内側の空気を、遠心方向に向けて吹き出す第１羽根車と、前記第１羽根車を収容する第１羽根車用内部空間と、前記軸方向に開口する第１吸込口と、周方向に開口する第１吐出口と、を有する第１スクロールであって、前記第１スクロールの内周面と前記第１羽根車の外周面との間に第１空気流路が形成されている第１スクロールと、周方向翼列を形成する複数の翼を有し、前記モータにより前記回転軸線周りに回転駆動されて、前記翼列の半径方向内側の空気を、遠心方向に向けて吹き出す第２羽根車であって、前記第１羽根車と同軸に設けられた第２羽根車と、前記第２羽根車を収容する第２羽根車用内部空間と、前記軸方向に開口する第２吸込口と、周方向に開口する第２吐出口と、を有する第２スクロールであって、前記第２スクロールの内周面と前記第２羽根車の外周面との間に第２空気流路が形成されている第２スクロールと、前記モータを収容するモータ用内部空間を有するモータ収容部と、を備え、前記第１スクロール及び前記第２スクロールのうちの一方に前記車両の外気が吸入され、かつ他方に車室内気が吸入されるときに、前記車室内気が吸入されるスクロールに前記モータを冷却する冷却空気を取り入れる冷却空気取入口が設けられており、前記モータ収容部には、前記冷却空気取入口と連通し前記冷却空気を前記モータへ導く冷却空気供給口が設けられている、遠心送風機が提供される。

上記本発明の実施形態によれば、二層流式空調装置用の遠心送風機であって、遠心送風機の作動中、車室内気の外気への混合により生じる問題を防止しつつ、モータを効果的に冷却することが可能な、遠心送風機を提供することが可能である。

本発明の第１の実施の形態による空調装置の空気取入部及び遠心送風機の構造を示し、かつ、遠心送風機の子午断面を含む縦断面図である。 図１における切断面と直交する切断面で切断した、空調装置の空気取入部及び遠心送風機の構造を示す縦断面図である。 図１に示す第１スクロールを遠心送風機の回転軸線に直交する切断面で切断した横断面図である。 図１に示す第２スクロールを遠心送風機の回転軸線に直交する切断面で切断した横断面図である。 図１に示すスクロールハウジングの斜視図である。 図１に対応する図であって、本発明の第２の実施の形態による空調装置の空気取入部及び遠心送風機の構造を示し、かつ、遠心送風機の子午断面を含む縦断面図である。 図６に示すスクロールハウジングの斜視図である。

＜第１の実施の形態＞
以下に添付図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。

図１及び図２は、車両用の空調装置の空気取入部及び遠心送風機の構造を示す断面図である。また、図３及び図４は、それぞれ、第１スクロールおよび第２スクロールの構造を示す断面図である。図５は、第１スクロールおよび第２スクロールを含むスクロールハウジングの斜視図である。

本実施形態の遠心送風機１は、二層流式空調装置用の遠心送風機であり、車両用の空調装置に用いられる。図１及び図２に示すように、遠心送風機１は、モータ１３と、モータ１３を収容するモータ収容部１３０と、モータ１３の回転軸線Ａｘ方向に並ぶ第１羽根車５及び第２羽根車６と、第１羽根車５を収容する第１スクロール１８と、第２羽根車６を収容する第２スクロール１９と、を有する。第１羽根車５と第２羽根車６とモータ１３とは、軸方向の一側から他側に（図１に示す例では上側から下側に）この順で並んでいる。また、第１スクロール１８と第２スクロール１９とモータ収容部１３０とは、軸方向の一側から他側に（図１に示す例では上側から下側に）この順で並んでいる。

なお、本明細書において、説明の便宜上、回転軸線Ａｘの方向を軸方向または上下方向と呼び、図１及び図２の上側及び下側をそれぞれ「軸方向の一側」あるいは「上側」及び「軸方向の他側」あるいは「下側」と呼ぶ。しかしながら、このことによって、空調装置が実際に車両に組み込まれた場合に回転軸線Ａｘの方向が鉛直方向に一致するものと限定されるわけではない。また、本明細書においては、特別な注記が無い限り、回転軸線Ａｘ上の任意の点を中心として回転軸線Ａｘと直交する平面上に描かれた円の半径の方向を半径方向と呼び、当該円の円周方向を周方向または円周方向と呼ぶ。

図３は、図１に示す第１スクロール１８を、ＩＩＩ−ＩＩＩ線の位置において遠心送風機１の回転軸線Ａｘに直交する断面で切断した横断面図である。図３に示すように、第１羽根車５は、その外周部分に、周方向に並んだ翼列５０Ａを形成する複数の翼５０を有している。第１羽根車５は、モータ１３により、軸方向に延びる回転軸線Ａｘ周りに回転駆動され、翼列５０Ａの半径方向内側の空間の空気を、遠心方向に向けて吹き出す。第１羽根車５は、第１スクロール１８の概ね円柱形の第１羽根車用内部空間に収容されている。

図１、図２及び図３に示すように、第１スクロール１８は、軸方向に開口する第１吸込口２２Ａと、周方向に開口する第１吐出口１８０とを有している。図３に示すように、第１吐出口１８０は、第１スクロール１８を軸方向から見た場合、第１スクロール１８の外周面の概ね接線方向に延びている。図１、図２及び図３に示すように、第１スクロール１８の内周面１８ｅと第１羽根車５の外周面５ｅとの間に、第１空気流路１８１が形成されている。

図４は、図１に示す第２スクロール１９を、ＩＶ−ＩＶ線の位置において遠心送風機１の回転軸線Ａｘに直交する断面で切断した横断面図である。図４に示すように、第２羽根車６は、その外周部分に、周方向に並んだ翼列６０Ａを形成する複数の翼６０を有している。第２羽根車６は、モータ１３により回転軸線Ａｘ周りに回転駆動され、翼列６０Ａの半径方向内側の空間の空気を、遠心方向に向けて吹き出す。第２羽根車６は、第１羽根車５と同軸に設けられている。第２羽根車６は、第２スクロール１９の概ね円柱形の第２羽根車用内部空間に収容されている。

図１、図２及び図４に示すように、第２スクロール１９は、軸方向に開口する第２吸込口２２Ｂと、周方向に開口する第２吐出口１９０とを有している。図４に示すように、第２吐出口１９０は、第２スクロール１９を軸方向から見た場合、第２スクロール１９の外周面の概ね接線方向に延びている。図１、図２及び図４に示すように、第２スクロール１９の内周面１９ｅと第２羽根車６の外周面６ｅとの間に、第２空気流路１９１が形成されている。

図１及び図２に示す例において、遠心送風機１は、片吸込型の遠心送風機である。より具体的には、第１スクロール１８の第１吸込口２２Ａは、軸方向の一側（上側）に開口している。また、第２スクロール１９の第２吸込口２２Ｂも、軸方向の一側（上側）に開口している。そして、第１スクロール１８の第１羽根車用内部空間と第２スクロール１９の第２羽根車用内部空間とは、第２吸込口２２Ｂを介して連通している。

さらに、図１及び図２に示す例において、第１スクロール１８と第２スクロール１９とは、一体に成形されて、スクロールハウジング１７を形成している。スクロールハウジング１７は、軸方向の一側に開口する第１吸込口２２Ａと、周方向に開口する吐出口１７０と、を有している。スクロールハウジング１７は、その内部空間を軸方向に、第１スクロール１８と第２スクロール１９とに分割する仕切壁２０を有している。仕切壁２０は、スクロールハウジング１７の内周面１７ｅから半径方向内側に向けて延びる部分を有しており、スクロールハウジング１７の内部空間のうちのスクロールハウジング１７の内周面１７ｅと羽根車５，６の外周面５ｅ，６ｅとの間の領域を、軸方向に（上下方向に）分割している。また、仕切壁２０は、吐出口１７０の内部空間を軸方向に（上下方向に）分割する部分を有している。

図１及び図２に示す例において、第１羽根車５及び第２羽根車６は、一体に形成されている。また、羽根車５，６には、内側偏向部材９が一体に成形されている。内側偏向部材９は、コーン部と呼ばれることもある。この内側偏向部材９は、幾何学的な意味における回転体であり、第２羽根車６の下端７に接続された側周部１０と、円板形の中央部１１とを有している。中央部１１において、モータ１３の回転軸１２が羽根車５，６に連結される。この例では、側周部１０は、この側周部１０の外周面の子午断面における輪郭線が、中央部１１に近づくに従って急勾配となるように湾曲している。図示しない他の例では、側周部１０は、この側周部１０の外周面の子午断面における輪郭線が、中央部１１から翼列６０Ａに向けて湾曲しない（断面が直線状である）場合もある。

図１及び図２に示すように、モータ１３は、モータ１３の回転軸１２を回転駆動する駆動部を収容するモータハウジング１３３を有している。モータハウジング１３３は、概ね円筒状であり、その軸方向の一側（上側）の端部から回転軸１２が延び出ている。モータ収容部１３０も、概ね円筒状である。モータ収容部１３０は、その内部にモータ１３を収容するモータ用内部空間を有している。モータ用内部空間は、第２羽根車用内部空間に開放している。そして、モータ１３の軸方向の一側（回転軸１２の側）の端部は、モータ用内部空間から第２羽根車用内部空間に延び出ている。

スクロールハウジング１７内には、第１吸込口２２Ａを介して、分離筒１４が挿入されている。図１と図２を比較対照することにより理解できるように、分離筒１４の入口側端部（上部）２４の断面は概ね矩形である。分離筒１４の中央部１５の断面は円形（又は、概ね円形）である。分離筒１４の断面形状は、入口側端部２４から中央部１５に近づくに従って、矩形から円形（又は、概ね円形）に滑らかに推移する。分離筒１４の出口側端部（下部）１６は、下端に近づくに従って拡径するフレア形状を有しているとともに、下端は円形である。

分離筒１４は、第１吸込口２２Ａの半径方向内側及び第１羽根車５の翼列５０Ａの半径方向内側を通って、軸方向に延びている。分離筒１４の入口側端部２４は、スクロールハウジング１７の外側（第１吸込口２２Ａよりも軸方向上側）に位置している。分離筒１４の出口側端部１６は、軸方向において仕切壁２０と略同じ位置となるように設けられている。

分離筒１４の全体が樹脂射出成形により一体成形されていてもよい。これに代えて、分離筒１４の入口側端部（上部）２４と、分離筒１４の中央部１５及び出口側端部（下部）１６を別々に成形した後に、両者を連結してもよい。

分離筒１４は、第１吸込口２２Ａを介してスクロールハウジング１７内に吸入される空気の流れを、分離筒１４の外側の第１通路１４Ａを通る第１空気流と、分離筒１４の内側の第２通路１４Ｂを通る第２空気流とに分割する。第１空気流は、第１スクロール１８の第１吸込口２２Ａのうちの分離筒１４の外周面１４１より外側のリング状領域を通って第１羽根車５の翼列５０Ａの半径方向内側に流入する。第２空気流は、分離筒１４の上端から分離筒１４の内側に入り、第２スクロール１９の第２吸込口２２Ｂを通って第２羽根車６の翼列６０Ａの半径方向内側に流入する。従って、第１スクロール１８の第１吸込口２２Ａのうちの分離筒１４の外周面１４１より外側のリング状領域がスクロールハウジング１７の第１吸入口、分離筒１４の入口側端部２４がスクロールハウジング１７の第２吸入口、と見なすこともできる。分離筒１４の出口側端部１６は、流入した第１空気流を半径方向外向きに転向して第１空気流路１８１に案内する。また、出口側端部１６は、流入した第２空気流を半径方向外向きに転向して第２空気流路１９１に案内する。出口側端部１６は内側偏向部材９に対向しており、出口側端部１６と内側偏向部材９との間に、第２空気流の通路が形成される。

次に、図２を参照して、空調装置の空気取入部について説明する。空調装置の空気取入部は、ハウジング２１を有している。このハウジング２１は、スクロールハウジング１７と区別するために、「空気取入ハウジング」と呼ぶこととする。スクロールハウジング１７と空気取入ハウジング２１とは、一体成形されていてもよいし、別々に作製された後にネジ止め、接着、嵌め込み等の手法により連結されてもよい。スクロールハウジング１７及び空気取入ハウジング２１は空調装置ケーシングの一部を成す。なお、好適な一実施形態においては、分離筒１４は、スクロールハウジング１７及び空気取入ハウジング２１とは別体の部品であり、空気取入ハウジング２１によって所定位置に支持される。

空気取入ハウジング２１は、第１開口２５、第２開口２６、第３開口２７及び第４開口２８を有している。第１開口２５及び第３開口２７を介して、空気取入ハウジング２１の内部空間２３に、車室内空間２９（詳細は図示せず）から、車室内気（車室内空気）を導入することができる。つまり、第１開口２５及び第３開口２７は、空気取入ハウジング２１内に車室内気を取り込むための第１及び第２の内気導入口である。また、第２開口２６及び第４開口２８を介して、空気取入ハウジング２１の内部空間２３に、車両に備えられた外気導入路の出口３０（詳細は図示せず）から、外気（車両外部から取り入れた空気）を導入することができる。つまり、第２開口２６及び第４開口２８は、空気取入ハウジング２１内に外気を取り込むための第１及び第２の外気導入口である。

ドア３１を回転軸３１Ａ周りに回転させることにより、第１開口２５から空気取入ハウジング２１内への空気（車室内気）の流入を許容または遮断することができる。ドア３２を回転軸３２Ａ周りに回転させることにより、第２開口２６から空気取入ハウジング２１内への空気（外気）の流入を許容または遮断することができる。ドア３３を回転軸３３Ａ周りに回転させて位置を切り替えることにより、第３開口２７及び第４開口２８のうちのいずれか一方を介して空気取入ハウジング２１内へ空気（車室内気または外気）を流入させることができる。

第１開口２５及び／又は第２開口２６から空気取入ハウジング２１内に導入された空気のほぼ全てが第１通路１４Ａを通るように、かつ、第３開口２７及び／又は第４開口２８から空気取入ハウジング２１に導入された空気のほぼ全てが第２通路１４Ｂを通るように、空気取入ハウジング２１及び分離筒１４が形成されている。

図２は、車両用空調装置が後述する内外気二層流モードで運転されている場合における、空気取入ハウジング２１の各ドアの配置を示している。内外気二層流モードでは、空気取入ハウジング２１の各ドア３１，３２，３３の位置は、第１スクロール１８及び第２スクロール１９のうちの一方に車両の外気ＦＥが吸入され、かつ他方に車室内気ＦＲが吸入されるように決定されている。以下の説明では、図２に示すように、内外気二層流モードが実行される場合、空気取入ハウジング２１の各ドア３１，３２，３３は、外気ＦＥが第１スクロール１８に吸入され、車室内気ＦＲが第２スクロール１９に吸入されるように配置される。すなわち、分離筒１４は、外気ＦＥを分離筒１４の外側を通じて軸方向の一側（上側）に位置する第１空気流路１８１に案内し、車室内気ＦＲを分離筒１４の内側を通じて軸方向の他側（下側、モータ１３の側）に位置する第２空気流路１９１に案内する。

なお、車両用空調装置の運転モードとしては、内外気二層流モードの他に、後述する外気モード及び内気モードがある。外気モードでは、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の両方に外気ＦＥが吸入され、内気モードでは、第１スクロール１８及び第２スクロール１９の両方に車室内気ＦＲが吸入される。

第１開口２５、第２開口２６、第３開口２７及び第４開口２８が配置される領域と分離筒１４の入口側端部２４との間において、空気取入ハウジング２１内には、空気中のダスト、パーティクル等の汚染物質を除去するためのフィルタ３５が設けられている。フィルタ３５は、好ましくは単一のフィルタエレメントからなる。

ところで、モータ１３により羽根車５，６を連続的に回転駆動すると、モータ１３は発熱する。モータ１３が発熱すると、内部の電線の温度が上昇して電気抵抗が大きくなり、モータ１３の消費電力が増す。

そこで、図１乃至図５に示す第１の実施の形態においては、羽根車５，６を回転駆動するモータ１３を冷却するための工夫がなされている。

とりわけ、第１の実施の形態においては、車両用空調装置が内外気二層流モードで運転されている場合に、スクロールハウジング１７内を流れる空気ＦＲ，ＦＥのうち、外気ＦＥが、モータ１３を冷却する冷却空気として利用される。具体的には、第１スクロール１８及び第２スクロール１９のうちの一方に外気ＦＥが吸入され、かつ他方に車室内気ＦＲが吸入される内外気二層流モードにおいて、外気ＦＥが吸入されるスクロールを流れる空気を、モータ１３を冷却する冷却空気として利用する。

車両用空調装置の運転モードとして内外気二層流モードが選択されるとき、すなわちフロントガラスの曇りを防止しつつ暖房のための効率を向上させたいとき、外気ＦＥは、通常、車室内気ＦＲと比較して低温であるため、モータ１３を効果的に冷却することができる。

以下、図面を参照して、本実施の形態の遠心送風機１の構成について、更に詳細に説明する。なお、上述のように、以下の説明では、車両用空調装置が内外気二層流モードで運転されている場合、第１スクロール１８には外気ＦＥが吸入され、第２スクロール１９には車室内気ＦＲが吸入される。

図１及び図５に示すように、内外気二層流モードが実行される場合に外気ＦＥが吸入される第１スクロール１８には、モータ１３を冷却する冷却空気を取り入れるための冷却空気取入口４０が設けられている。図示の例では、冷却空気取入口４０は、第１スクロール１８の第１吐出口１８０における、第１スクロール１８の舌部に対向した面に設けられている。また、モータ収容部１３０には、冷却空気取入口４０を介して取り入れた冷却空気をモータ収容部１３０のモータ用内部空間に供給するための冷却空気供給口１３１が設けられている。冷却空気取入口４０と冷却空気供給口１３１とは、スクロールハウジング１７及びモータ収容部１３０の側面に形成された冷却空気案内通路４１を介して連通している。これにより、冷却空気供給口１３１は、第１スクロール１８からの冷却空気をモータ収容部１３０内に収容されたモータ１３へ導くことができるようになっている。このように、外気ＦＥがモータ収容部１３０内に取り込まれることにより、モータ１３を効果的に冷却することができる。

また、図１及び図２に示すように、モータ１３のモータハウジング１３３には、通気孔１３４が設けられている。これにより、冷却空気供給口１３１を介してモータ収容部１３０内に供給された冷却空気を、モータハウジング１３３の内部に取り入れることができる。この結果、モータ１３をより一層効果的に冷却することができる。

とりわけ、図示の例においては、通気孔１３４は、モータハウジング１３３の軸方向の一側（上側）の端部に設けられた一側通気孔１３４ａと、モータハウジング１３３の軸方向の他側（下側）の端部に設けられた他側通気孔１３４ｂと、を含む。これにより、冷却空気を、他側通気孔１３４ｂからモータハウジング１３３内に取り入れ、モータハウジング１３３内を通過させた後、一側通気孔１３４ａから排出させることができる。この場合、モータ１３の冷却に利用されて温まった冷却空気がモータハウジング１３３内に留まることが防止される。この結果、モータ１３をより一層効果的に冷却することができる。

なお、図示の例では、冷却空気が他側通気孔１３４ｂから取り入れられて一側通気孔１３４ａから排出されるよう、冷却空気供給口１３１が、モータ収容部１３０の軸方向の他側（下側）の端部に設けられて、他側通気孔１３４ｂの近傍に冷却空気を供給するようになっている。冷却空気が一側通気孔１３４ａから排出されることにより、モータ１３の冷却に利用されて温まった冷却空気がモータ収容部１３０内に排出されて、モータ収容部１３０内に留まることが防止される。この結果、モータ１３をより一層効果的に冷却することができる。

また、図示の例のように、冷却空気がより確実に他側通気孔１３４ｂから取り入れられるようにするための工夫がなされていることが好ましい。すなわち、モータ収容部１３０の内部には、モータ収容部１３０の内周面とモータハウジング１３３の外周面との間の空間を軸方向に分割する分割壁１３５が設けられている。そして、他側通気孔１３４ｂ及び冷却空気供給口１３１が、当該分割壁１３５の軸方向の他側（下側）に配置されている。これにより、冷却空気供給口１３１からの冷却空気は、分割壁１３５とモータ収容部１３０の底面との間の空間に供給されることになり、当該空間内に位置するモータハウジング１３３の他側通気孔１３４ｂから効率的に冷却空気を取り入れることができる。

さらに、図示の例では、モータ１３の冷却に利用されて温まった冷却空気をモータ１３の周辺から除去して、モータ１３の冷却を促進するための工夫がなされている。すなわち、第２羽根車６の各翼６０には、当該翼６０と内側偏向部材９との接続部から軸方向の他側に延び出る下翼２００が設けられている。複数の翼６０から延び出た複数の下翼２００は、周方向翼列２００Ａを形成する。そして、第２羽根車６がモータ１３により回転軸線Ａｘ周りに回転駆動されると、複数の下翼２００は、翼列２００Ａの半径方向内側の空気を遠心方向に向けて吹き出す。ここで、図１及び図２から理解されるように、モータ１３の冷却に利用された冷却空気は、翼列２００Ａの半径方向内側の領域内に排出される。したがって、複数の下翼２００が回転すると、当該冷却空気は当該領域から吹き出されて除去される。これにより、モータ１３の冷却に利用されて温まった冷却空気がモータ１３の周辺に留まることが防止される。

次に、図１〜図５に示す車両用空調装置の動作について説明する。

車両用空調装置の第１の動作モードでは、第２開口２６及び第４開口２８が開かれ、第１開口２５及び第３開口２７が閉じられる。この状態は図示されていない。この場合、第２開口２６から導入された外気は、分離筒１４の外側の第１通路１４Ａを通り、第１羽根車５の翼列５０Ａに流入する第１空気流を形成する。また、第４開口２８から導入された外気は、分離筒１４の内側の第２通路１４Ｂを通り、第２羽根車６の翼列６０Ａに流入する第２空気流を形成する。第１の動作モードは、外気モードと呼ばれることもある。

第２の動作モードでは、第２開口２６及び第３開口２７が開かれ、第１開口２５及び第４開口２８が閉じられる。この状態は図１及び図２に示されている。この場合、第２開口２６から導入された外気ＦＥは、分離筒１４の外側の第１通路１４Ａを通り、第１羽根車５の翼列５０Ａに流入する第１空気流を形成する。また、第３開口２７から導入された車室内気ＦＲは、分離筒１４の内側の第２通路１４Ｂを通り、第２羽根車６の翼列６０Ａに流入する第２空気流を形成する。第２の動作モードは、内外気二層流モードと呼ばれることもある。

第３の動作モードでは、第１開口２５及び第３開口２７が開かれ、第２開口２６及び第４開口２８が閉じられる。この状態は図示されていない。この場合、第１開口２５から導入された車室内気は、分離筒１４の外側の第１通路１４Ａを通り、第１羽根車５の翼列５０Ａに流入する第１空気流を形成する。また、第３開口２７から導入された車室内気は、分離筒１４の内側の第２通路１４Ｂを通り、第２羽根車６の翼列６０Ａに流入する第２空気流を形成する。第３の動作モードは、内気モードと呼ばれることもある。

内外気二層流モード（第２の動作モード）は、例えば、デフフットモードでの運転を行うときに用いられる。このときには、相対的に水分量の少ない調和空気が車室のデフロスト吹出口から車両のフロントウインドウ（図示せず）に向けて吹き出され、相対的に水分量の多い調和空気が車室のフット吹出口（図示せず）から乗員の足元に向けて吹き出される。

内外気二層流モード（第２の動作モード）が実行されるとき、低温の外気ＦＥがフット吹出口に供給される車室内気ＦＲに混入すると、暖房のための効率の低下が懸念される。また、内外気二層流モードがデフフットモードで実行されるとき、相対的に水分量の多い車室内気ＦＲがデフロスタ吹出口に供給される外気ＦＥに混入すると、フロントウィンドウの曇りを防止する効果の低減が懸念される。従って、内外気二層流モードが実行されるときには、外気ＦＥの全てが第１空気流路１８１に流入し、かつ、車室内気ＦＲの全てが第２空気流路１９１に流入することが望ましい。

なお、外気モード（第１の動作モード）及び内気モード（第３の動作モード）の実行時には、車室内気のみまたは外気のみが用いられるため、内外気二層流モードの実行時ほどには、車室内気と外気の混合回避に関する高い要求は無い。

いずれの動作モードにおいても、第１羽根車５及び第２羽根車６がモータ１３により回転駆動されると、羽根車５，６の周方向翼列５０Ａ，６０Ａの半径方向内側の空気が、遠心方向に向けて吹き出される。これにより、第１吸込口２２Ａを介してスクロールハウジング１７内に空気が流入する。スクロールハウジング１７内に流入する空気のうち、分離筒１４の外側を流れる第１空気流は、分離筒１４に案内されて、第１羽根車５の外周面５ｅと第１スクロール１８の内周面１８ｅとの間に形成された第１空気流路１８１に流入して、第１吐出口１８０へ流れる。また、スクロールハウジング１７内に流入する空気のうち、分離筒１４の内側を流れる第２空気流は、分離筒１４に案内されて、第２羽根車６の外周面６ｅと第２スクロール１９の内周面１９ｅとの間に形成された第２空気流路１９１に流入して、第２吐出口１９０へ流れる。第１吐出口１８０に流入した第１空気流の一部は、モータ１３を冷却するための冷却空気として、第１吐出口１８０に設けられた冷却空気取入口４０から冷却空気案内通路４１に流れ込み、冷却空気供給口１３１を介してモータ収容部１３０内に流入する。モータ収容部１３０内に流入した冷却空気は、モータハウジング１３３の他側通気孔１３４ｂを介してモータハウジング１３３内に流入し、モータハウジング１３３内を軸方向の一側に向かって流れて、一側通気孔１３４ａから排出される。一側通気孔１３４ａから排出された冷却空気は、第２羽根車６に設けられた下翼２００によって、遠心方向に吹き出される。吹き出された冷却空気は、第２空気流路１９１に流入する。

上述のように、図示の例では、内外気二層流モード（第２の動作モード）の実行時、第１空気流として、低湿度かつ低温の外気ＦＥが第１空気流路１８１及び第１吐出口１８０に流入する。また、第２空気流として、高湿度で温かい車室内気ＦＲが第２空気流路１９１及び第２吐出口１９０に流入する。そして、第１吐出口１８０に流入した外気ＦＥの一部が、冷却空気として、モータ収容部１３０内に取り込まれ、モータ１３を冷却した後、第２空気流路１９１内に流入する。したがって、外気ＦＥの一部が、車室内気ＦＲが流れる第２空気流路１９１に流入してフット吹出口に供給されることになる。このため、上述のように暖房のための効率の低下が懸念される。しかしながら、第２空気流路１９１に流入する冷却空気（外気ＦＥ）は、モータによって温められている。また、第２空気流路１９１に流入する冷却空気（外気ＦＥ）の量は、第２空気流路１９１を流れる車室内気ＦＲの量に比べてごく僅かである。したがって、外気ＦＥである冷却空気が第２空気流路１９１に流入してフット吹出口に供給されても、暖房のための効率が低下する虞は少ない。

＜第２の実施の形態＞
次に、図６及び図７を参照して、第２の実施の形態における遠心送風機１Ａについて説明する。図６は、図１に対応する図であって、車両用の空調装置の空気取入部及び遠心送風機の構造を示す断面図である。図７は、図５に対応する図であって、第１スクロールおよび第２スクロールを含むスクロールハウジングの斜視図である。

図６及び図７に示す遠心送風機１Ａは、図１に示す遠心送風機１と比較して、モータ１３を冷却する冷却空気を取り入れる冷却空気取入口４０Ａが、第１スクロール１８及び第２スクロール１９のうちの一方に車両の外気ＦＥが吸入され、かつ他方に車室内気ＦＲが吸入されるときに、車室内気ＦＲが吸入されるスクロールに設けられている点で異なっている。他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図６及び図７に示す第２の実施の形態において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

なお、図６及び図７に示す例においても、車両用空調装置が内外気二層流モードで運転されている場合、第１スクロール１８には外気ＦＥが吸入され、第２スクロール１９には車室内気ＦＲが吸入される。

図６及び図７に示すように、冷却空気取入口４０Ａは、内外気二層流モードの実行時に車室内気ＦＲが吸入される第２スクロール１９に設けられている。より具体的には、冷却空気取入口４０Ａは、第２スクロール１９の第２吐出口１９０における、第２スクロール１９の舌部に対向した面に設けられている。冷却空気取入口４０Ａは、モータ収容部１３０に設けられた冷却空気供給口１３１と、冷却空気案内通路４１を介して連通している。

次に、図６及び図７に示す遠心送風機の動作について説明する。

上述の３つの動作モードのいずれにおいても、第１羽根車５及び第２羽根車６がモータ１３により回転駆動されると、羽根車５，６の周方向翼列５０Ａ，６０Ａの半径方向内側の空気が、遠心方向に向けて吹き出される。これにより、第１吸込口２２Ａを介してスクロールハウジング１７内に空気が流入する。スクロールハウジング１７内に流入する空気のうち、分離筒１４の外側を流れる第１空気流は、分離筒１４に案内されて、第１羽根車５の外周面５ｅと第１スクロール１８の内周面１８ｅとの間に形成された第１空気流路１８１に流入して、第１吐出口１８０へ流れる。また、スクロールハウジング１７内に流入する空気のうち、分離筒１４の内側を流れる第２空気流は、分離筒１４に案内されて、第２羽根車６の外周面６ｅと第２スクロール１９の内周面１９ｅとの間に形成された第２空気流路１９１に流入して、第２吐出口１９０へ流れる。第２吐出口１９０に流入した第２空気流の一部は、モータ１３を冷却するための冷却空気として、第２吐出口１９０に設けられた冷却空気取入口４０Ａから冷却空気案内通路４１に流れ込み、冷却空気供給口１３１を介してモータ収容部１３０内に流入する。モータ収容部１３０内に流入した冷却空気は、モータハウジング１３３の他側通気孔１３４ｂを介してモータハウジング１３３内に流入し、モータハウジング１３３内を軸方向の一側に向かって流れて、一側通気孔１３４ａから排出される。一側通気孔１３４ａから排出された冷却空気は、下翼２００によって、遠心方向に吹き出される。吹き出された冷却空気は、第２空気流路１９１に流入する。

図示の例では、上述の３つの動作モードのうち２つの動作モード（内外気二層流モードおよび内気モード）の実行時に、比較的温かい車室内気ＦＲが冷却空気として用いられることになる。しかし、通常、車室内気ＦＲの温度は冷却すべきモータ１３の温度と比較して十分に低いため、モータ１３を効果的に冷却することが可能である。

また、図示の例では、上述のように、内外気二層流モードにおいて、第１スクロール１８及び第２スクロール１９のうち、モータ１３側に位置する第２スクロール１９に車室内気ＦＲが吸入される。したがって、図示の例では、モータ１３を冷却する冷却空気を、モータ１３側に位置するスクロール１９から取り入れ、モータ１３の冷却に利用された空気を、モータ１３側に位置するスクロール１９に排出することになる。したがって、図示の例では、外気と車室内気の混合回避の要求が高い内外気二層流モードにおいて、外気と車室内気の混合が生じない。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。例えば、上述してきた第１の実施の形態において、内外気二層流モード（第２の動作モード）の実行時に、第１スクロール１８及び第２スクロール１９のうち、モータ１３側に位置する第２スクロール１９に車室内気ＦＲが吸入され、第１スクロール１８に外気ＦＥが吸入される場合について説明してきたが、これに限られない。内外気二層流モードの実行時に、モータ１３側に位置する第２スクロール１９に外気ＦＥが吸入され、第１スクロール１８に車室内気ＦＲが吸入されてもよい。

この場合、内外気二層流モードの実行時には、第１開口２５及び第４開口２８が開かれ、第３開口２７及び第２開口２６が閉じられる。第１開口２５から導入された車室内気ＦＲは、分離筒１４の外側の第１通路１４Ａを通り、第１羽根車５の翼列５０Ａに流入する第１空気流を形成する。また、第４開口２８から導入された外気ＦＥは、分離筒１４の内側の第２通路１４Ｂを通り、第２羽根車６の翼列６０Ａに流入する第２空気流を形成する。

このような遠心送風機においては、外気ＦＥを冷却空気として取り入れる冷却空気取入口４０は、モータ１３側に位置する第２スクロール１９に設けられることとなる。そして、第２スクロール１９から取り入れられた冷却空気は、モータ収容部１３０内を通って、第２スクロール１９に再び流入する。この場合、低温の外気ＦＥを冷却空気として用いることができる上、外気と車室内気の混合回避の要求が高い内外気二層流モードにおいて、外気と車室内気の混合が生じない。

また、冷却空気取入口４０、４０Ａと冷却空気供給口１３１とを連通する冷却空気案内通路４１を、スクロールハウジング１７及びモータ収容部１３０の側面に形成されたものとして説明したが、冷却空気案内通路４１の一部を、中空のホースで代用する構成や、モータ１３をスクロールハウジング１７に固定するための円盤状の部材に設けて代用する構成としても構わない。

本発明に係る車両用空調装置のための遠心送風機は、工業的に製造することができ、また商取引の対象とすることができるから、経済的価値を有して産業上利用することができる。

１ 遠心送風機
５ 第１羽根車
５０ 第１羽根車の翼
６ 第２羽根車
６０ 第２羽根車の翼
１３ モータ
１３０ モータ収容部
１３１ 冷却空気供給口
１３３ モータハウジング
１３４ 通気孔
１４ 分離筒
１６ 出口側端部
１７ スクロールハウジング
１８ 第１スクロール
１８０ 第１吐出口
１８１ 第１空気流路
１９ 第２スクロール
１９０ 第２吐出口
１９１ 第２空気流路
２０ 仕切壁
２１ 空気取入ハウジング
４０ 冷却空気取入口
４１ 冷却空気案内通路
Ａｘ 回転軸線

Claims (5)

1. 車両用の遠心送風機（１）であって、
   モータ（１３）と、
   周方向翼列（５０Ａ）を形成する複数の翼（５０）を有し、前記モータ（１３）により軸方向に延びる回転軸線（Ａｘ）周りに回転駆動されて、前記翼列（５０Ａ）の半径方向内側の空気を、遠心方向に向けて吹き出す第１羽根車（５）と、
   前記第１羽根車（５）を収容する第１羽根車用内部空間と、前記軸方向に開口する第１吸込口（２２Ａ）と、周方向に開口する第１吐出口（１８０）と、を有する第１スクロール（１８）であって、前記第１スクロール（１８）の内周面と前記第１羽根車（５）の外周面との間に第１空気流路（１８１）が形成されている第１スクロール（１８）と、
   周方向翼列（６０Ａ）を形成する複数の翼（６０）を有し、前記モータ（１３）により前記回転軸線（Ａｘ）周りに回転駆動されて、前記翼列（６０Ａ）の半径方向内側の空気を、遠心方向に向けて吹き出す第２羽根車（６）であって、前記第１羽根車（５）と同軸に設けられた第２羽根車（６）と、
   前記第２羽根車（６）を収容する第２羽根車用内部空間と、前記軸方向に開口する第２吸込口（２２Ｂ）と、周方向に開口する第２吐出口（１９０）と、を有する第２スクロール（１９）であって、前記第２スクロール（１９）の内周面と前記第２羽根車（６）の外周面との間に第２空気流路（１９１）が形成されている第２スクロール（１９）と、
   前記モータ（１３）を収容するモータ用内部空間を有するモータ収容部（１３０）と、
   前記第２羽根車（６）と前記モータの軸（１２）とを接続する内側偏向部材（９）と、を備え、
   前記第１羽根車（５）及び前記第２羽根車（６）は、前記軸方向の一側から他側にこの順で並んでおり、
   前記モータ収容部（１３０）は、前記第２スクロール（１９）の前記軸方向の他側に位置し、
   前記モータ用内部空間は、前記第２羽根車用内部空間に開放しており、
   前記内側偏向部材（９）は、前記第２羽根車（６）の前記軸方向の他側端部に接続されており、
   前記第１羽根車（５）及び前記第２羽根車（６）の回転により前記車両の外気（ＦＥ）及び車室内気（ＦＲ）が前記スクロールハウジング（１７）内に吸入されるときに、前記第１スクロール（１８）に前記車両の外気（ＦＥ）が吸入され、かつ前記第２スクロール（１９）に車室内気（ＦＲ）が吸入され、
   前記第１スクロール（１８）に前記モータ（１３）を冷却する冷却空気を取り入れる冷却空気取入口（４０）が設けられており、
   前記モータ収容部（１３０）には、前記冷却空気取入口（４０）と連通し前記冷却空気を前記モータ（１３）へ導く冷却空気供給口（１３１）が設けられており、
   前記第２羽根車（６）の各翼（６０）には、当該翼（６０）と前記内側偏向部材（９）との接続部から前記軸方向の他側に延び出る下翼（２００）が設けられている、遠心送風機（１）。
2. 前記モータ（１３）は、当該モータ（１３）の軸（１２）を回転駆動する駆動部を収容するモータハウジング（１３３）を有しており、
   前記モータハウジング（１３３）には通気孔（１３４）が設けられている、請求項１に記載の遠心送風機（１）。
3. 前記第１羽根車（５）及び前記第２羽根車（６）は、一体に形成されており、
   前記第１スクロール（１８）及び前記第２スクロール（１９）は、前記第１羽根車用内部空間と前記第２羽根車用内部空間とが前記第２吸込口（２２Ｂ）で連通されるとともに、前記軸方向の一側に開口する前記第１吸込口（２２Ａ）と、周方向に開口する吐出口（１７０）と、を有するスクロールハウジング（１７）を形成し、
   前記スクロールハウジング（１７）は、当該スクロールハウジング（１７）の内周面と前記第１羽根車（５）及び前記第２羽根車（６）の外周面との間の領域、並びに前記吐出口（１７０）の内部空間を、前記軸方向に分割する仕切壁（２０）を有し、
   前記遠心送風機（１）は、更に、
   前記第１吸込口（２２Ａ）の半径方向内側及び前記第１羽根車（５）の前記翼列（５０Ａ）の半径方向内側を通って前記軸方向に延びる分離筒（１４）であって、前記第１吸込口（２２Ａ）を介して前記スクロールハウジング（１７）内に吸入される空気を、前記分離筒（１４）の外側を流れる第１空気流と前記分離筒（１４）の内側を流れる第２空気流とに分割するように設けられた分離筒（１４）を備え、
   前記分離筒（１４）は、前記第１空気流を半径方向外向きに転向して前記第１空気流路（１８１）に案内すると共に、前記第２空気流を半径方向外向きに転向して前記第２空気流路（１９１）に案内する出口側端部（１６）を有している、請求項１または２に記載の遠心送風機（１）。
4. 前記モータ（１３）は、当該モータ（１３）の軸（１２）を回転駆動する駆動部を収容するモータハウジング（１３３）を有しており、
   前記モータハウジング（１３３）の前記軸方向の一側の端部及び他側の端部に、それぞれ通気孔（１３４ａ，１３４ｂ）が設けられており、
   前記冷却空気供給口（１３１）は、前記モータ収容部（１３０）の前記軸方向の他側の端部に設けられている、請求項３に記載の遠心送風機（１）。
5. 前記第１羽根車（５）及び前記第２羽根車（６）の回転により前記車両の外気（ＦＥ）及び車室内気（ＦＲ）が前記スクロールハウジング（１７）内に吸入されるときに、前記分離筒（１４）は、前記外気（ＦＥ）を前記分離筒（１４）の外側を通じて前記第１空気流路（１８１）に案内し、前記車室内気（ＦＲ）を前記分離筒（１４）の内側を通じて前記第２空気流路（１９１）に案内するようになっている、請求項３または４に記載の遠心送風機（１）。

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