JP3921795B2

JP3921795B2 - 空調装置

Info

Publication number: JP3921795B2
Application number: JP08692298A
Authority: JP
Inventors: 亨田中; 輝彦亀岡; 伊藤　　功治; 浩司松永
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: JPH11287471A; US6178764B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送風機および熱交換器などからなる空調装置に関するもので、車両用空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両用空調装置の小型化を図るべく、いわゆるセミセンタ置ユニットが多く採用されている。このセミセンタ置ユニットは、助手席側に送風機を配設し、蒸発器およびヒータコアなどの熱交換器を車両前後方向に並べるようにセンタコソール内に配設したものである（図１参照）。このため、送風機から吹き出される送風空気は、蒸発器の上流側にて約９０°転向して蒸発器に流入する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、セミセンタ置ユニットは、車両左右方向に送風機、蒸発器およびヒータコアを並べた、いわゆる横置きユニットに比べて小型化を図ることができ、横置きユニットに比べて送風機から車室内空気吹出口に至る空気流路の流路長さが短くなるので、空気流路の圧力損失を小さくすることができる。
【０００４】
しかし、セミセンタ置ユニットでは、横置きユニットに比べて、空気流路が短くなったために、送風機で発生した騒音が空調装置（空調ケーシング）内で十分に減衰されることなく、車室内空気吹出口から車室内に伝播されてしまうので、横置きユニットに比べて騒音が大きいと言う問題を有していた。
なお、発明者等の試験調査によれば、流路長さが最も小さくなる、いわゆるフェイス吹き出しモードにおいて、周波数が１ｋ〜２ｋＨ_Z程度の騒音が最も顕著に発生することを確認している。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、セミセンタ置ユニットのごとく、熱交換器の上流側において空気流れが転向する空調装置において、騒音を低減することを目的とする。
【０００６】
【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、以下の技術的手段を用いる。ところで、発明者等は種々の試験検討を行ったところ、熱交換器（１）の上流側に転向部（７）を有する空調装置では、送風機（３）から発せられた騒音（音波）は、主に転向部（７）の内壁に衝突（反射）して熱交換器（１）の向きに伝播することを発見した。
【０００８】
ところで、仮に、スクロールケーシング（３１）や空調ケーシング（４）等がなければ、遠心式多翼ファン（３２）にて発生した騒音は、遠心式多翼ファン（３２）の径外方に向けて放射状に伝播していくが、本発明のごとく、スクロールケーシング（３１）や空調ケーシング（４）等により通路構造（ダクト構造）が形成されている場合には、遠心式多翼ファン（３２）にて発生した騒音は、スクロールケーシング３１の径外方側内壁（３１ａ）に連なる部位に衝突（反射）して空気流れ下流側に伝播していく。
【０００９】
そこで、請求項１に記載の発明では、熱交換器（１）と、
熱交換器（１）に向けて空気を送風するとともに、渦巻き状のスクロールケーシング（３１）および遠心式多翼ファン（３２）を有する送風機（３）と、
送風機（３）の送風空気を熱交換器（１）に導く流路を形成する空調ケーシング（４）とを備え、
空調ケーシング（４）のうち熱交換器（１）の空気流れ上流側には、空気流れを熱交換器（１）に向けて転向させる転向部（７）が形成されており、
スクロールケーシング（３１）の巻き終わり側の部位（３１ｂ）から転向部（７）まで連なる部位（３１ｂ、４ａ）のみに、音波を減衰させる吸音材（８）を配設し、
各ケーシング（３１、４）のうち吸音材（８）が配設される部位（３１ｂ、４ａ）には、各ケーシング（３１、４）を貫通する貫通穴（９）が形成されており、
この貫通穴（９）は、各ケーシング（３１、４）の外側に配設された吸音材（８）により閉塞されていることを特徴としている。
これにより、騒音が衝突（反射）する部位のみに吸音材（８）が配設された構造となるので、吸音材（８）を無駄に使用することなく、確実に騒音を吸音減衰させることができる。
【００１３】
また、請求項１に記載の発明では、各ケーシング（３１、４）のうち吸音材（８）が配設される部位（３１ｂ、４ａ）に、各ケーシング（３１、４）を貫通する貫通穴（９）が形成されており、
吸音材（８）は、各ケーシング（３１、４）の外側に貫通穴（９）を閉塞するように配設されることを特徴とする。
【００１４】
これにより、送風空気の通路断面積が縮小することを防止できるので、空調装置の通風系における圧力損失が増大することを防止でき、送風量が低下することを防止しつつ、騒音を吸音材（８）にて効果的に吸収減衰させることができる。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の空調装置において、空気が吸音材（８）を通過することを防止する空気通過防止手段（１１）を有することを特徴とする。これにより、送風空気が吸音材（８）を通過して送風量が減少する（風漏れが発生する）ことを防止できる。
請求項３に記載の発明では、熱交換器（１）と、
熱交換器（１）に向けて空気を送風するとともに、渦巻き状のスクロールケーシング（３１）および遠心式多翼ファン（３２）を有する送風機（３）と、
送風機（３）の送風空気を熱交換器（１）に導く流路を形成する空調ケーシング（４）とを備え、
空調ケーシング（４）のうち熱交換器（１）の空気流れ上流側には、空気流れを熱交換器（１）に向けて転向させる転向部（７）が形成されており、
スクロールケーシング（３１）の巻き終わり側の部位（３１ｂ）から転向部（７）まで連なる部位（３１ｂ、４ａ）のみに、音波を減衰させる吸音材（８）を配設し、
各ケーシング（３１、４）のうち吸音材（８）が配設される部位には、送風空気の空気流路（４０）の外側に向けて突出膨張した膨張部（１２）を形成し、この膨張部（１２）内に吸音材（８）を収納したことを特徴としている。
これにより、請求項１と同様に送風空気の通路断面積が縮小することを防止できるので、空調装置の通風系における圧力損失が増大することを防止でき、送風量が低下することを防止しつつ、騒音を吸収減衰させることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空調装置において、吸音材（８）に水分が吸収されることを防止する防水手段（８、１３）を有することを特徴とする。
これにより、水分が吸音材（８）に吸収されることを防止できるので、吸音材（８）の吸音能力低下、および吸収された水分の腐敗による異臭を防止できる。
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つに記載の空調装置において、吸音材（８）には防腐処理が施されていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、吸音材（８）に吸収された水分の腐敗による異臭を防止できる。
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の例を示すものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る空調装置をセミセンタ置きの車両用空調装置に適用したものであって、図１、２は本実施形態に係る車両用空調装置を車両に搭載した状態を示す模式図である。
【００１８】
図１、２中、１は車室内に吹き出す空気を冷却する冷房用熱交換器であり、この冷房用熱交換器１の空気流れ下流側には、車室内に吹き出す空気を加熱する暖房用熱交換器２が配設されている。
なお、本実施形態では、冷房用熱交換器１は、冷媒の蒸発潜熱により空気を冷却する周知の蒸気圧縮式冷凍サイクルの蒸発器（エバポレータ）であり、暖房用熱交換器２は車両走行用エンジンの冷却水を熱源とするヒータコアであるので、以下、冷房用熱交換器１をエバポレータ１と表記し、暖房用熱交換器２をヒータコア２と表記する。
【００１９】
３はエバポレータ１およびヒータコア２に向けて空気を送風する送風機であり、この送風機３は、渦巻き状のスクロールケーシング３１および遠心式多翼ファン３２を有する周知の遠心式の送風機である。４は送風機３の送風空気をエバポレータ１に導く空気流路４０を形成するとともに、エバポレータ１およびヒータコア２を車両前後方向に並べるように収納する空調ケーシングである。
【００２０】
因みに、送風機３の空気流れ上流側には、車室内の空気を導入する内気導入口（図示せず）および車室外の空気を導入する外気導入口（図示せず）が形成されてり、両導入口は内外気切換ドア（図示せず）により切り換え開閉されている。
なお、空調ケーシング４内には、図２に示すように、ヒータコア２を迂回する風量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（吹出温度調節手段）４１、乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイス吹出口５１に連通する通路を開閉するフェイス開閉ドア４２、フロント窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタ吹出口５２に連通する通路を開閉するデフロスタ開閉ドア４３、および乗員の足元に向けて空気を吹き出すフット吹出口（図示せず）に連通する通路を開閉するフット開閉ドア（図示せず）が設けられている。
【００２１】
そして、これらドア４１〜４３（フット開閉ドアを含む。）は、図３に示すように、サーボモータ等の駆動手段Ｍ₁〜Ｍ₄を介して電子制御装置（ＥＣＵ）により制御されており、ＥＣＵには、室内温度や室外温度等の空調制御に必要な各種の空調センサＳ₁〜Ｓ_nからの信号が入力されている。
また、スクロールケーシング３１（送風機３）と空調ケーシング４との間には、図１に示すように、車両左右方向に延びて両ケーシング３１、４を接続する接続ダクト６が配設されており、この接続ダクト６を通過して左側（助手席側）から空調ケーシング４内に流入した送風空気は、エバポレータ１の上流側にてその流通の向きを車両後方側（エバポレータ１側）に向けて約９０°転向させられる。そこで、以下、空調ケーシング４のうちエバポレータ１の上流側にて空気流れが転向する部位を転向部７と呼ぶ。
【００２２】
なお、接続ダクト６および両ケーシング３１、４は樹脂（本実施形態ではポリプロピレン）製であり、接続ダクト６および両ケーシング３１、４には、筋状のウェルドが形成されている。
そして、転向部７、接続ダクト６および各ケーシング３１、４には、送風機３から発せられる騒音（音波）を減衰させる多孔質弾性部材からなる吸音材８が配設されている。なお、吸音材８を配設する位置の詳細については、後述する。
【００２３】
また、各ケーシング３１、４および接続ダクト６のうち吸音材８が配設された部位には、図４〜６に示すように、各ケーシング３１、４および接続ダクト６を貫通する複数個の貫通穴９が形成されており、各貫通穴９は、各ケーシング３１、４および接続ダクト６の外側に配設された吸音材８により閉塞されている。
因みに、図１中、１０は、車室内とエンジンルームとを仕切るダッシュパネルに配設されて、車室内とエンジンルームとの間の断熱および遮音を図るインシュレータである。
【００２４】
次に、吸音材８を配設する位置およびその特徴について述べる（図７参照）。
送風機３からの送風空気は、転向部７のうちエバポレータ１の前面に位置する空調ケーシング４の内壁、すなわちスクロールケーシング３１の径外方側内壁３１ａから連なる内壁４ａに衝突することによりその流通方向が転向するが、送風機３から発せられた騒音（音波）も送風空気と同様に、内壁４ａに衝突（反射）してエバポレータ１の向き伝播する。そして、この衝突による騒音の転向は、周波数が１ｋ〜２ｋＨ_Z程度以上の比較的周波数が高く、指向性の高い音波ほど顕著に発生する。
【００２５】
したがって、本実施形態のごとく、吸音材８を各ケーシング３１、４および接続ダクト６の外側に配設して、転向部７のうち内壁４ａに吸音材８が貫通穴９により露出するようにすれば、周波数が１ｋ〜２ｋＨZ 程度の騒音は勿論、その他の周波数域の騒音も効果的に吸収減衰させることができる。
ところで、仮に、スクロールケーシング３１や空調ケーシング４等がなければ、遠心式多翼ファン３２にて発生した騒音は、遠心式多翼ファン３２の径外方に向けて放射状に伝播していくが、本実施形態のごとく、スクロールケーシング３１や空調ケーシング４等により通路構造（ダクト構造）が形成されている場合には、遠心式多翼ファン３２にて発生した騒音は、スクロールケーシング３１の径外方側内壁３１ａに連なる内壁３１ｂ、６ａ、４ａに衝突（反射）して空気流れ下流側に伝播していく。
【００２６】
したがって、本実施形態のごとく、スクロールケーシング３１の巻き終わり側の部位３１ｂから接続ダクト内壁６ａを経て転向部７の内壁４ａまで連なる部位の外側に吸音材８を配設して、吸音材８が貫通穴９によりこれら部位の内壁に露出するようにすれば、より確実に騒音を吸収減衰させることができる。
ところで、発明者等は種々の試験検討を行ったところ、エバポレータ１の上流側に転向部７を有するセミセンタ置の車両用空調装置では、特定の周波数域（１ｋ〜２ｋＨZ 程度）の騒音が接続ダクト６付近にて共振（共鳴）し易いということを発見した。
【００２７】
そして、本実施形態では、吸音材８を接続ダクト６の外側に配設して、吸音材８を貫通穴９により接続ダクト６の内壁全周に渡って露出させているので、接続ダクト６付近にて共振する騒音を効果的に吸収減衰させることができる。
因みに、図８の（ａ）は本実施形態に係る車両用空調装置の騒音試験結果（実線）と、本実施形態に係る車両用空調装置から吸音材８を取り除いたものの騒音試験結果（破線）とを示すものであり、この図からも明らかなように、１ｋ〜２ｋＨZ で３．４ｄＢの低減、１．６ｋＨZ で５．０ｄＢの低減、オーバオール８全体）値では、２．３ｄＢの低減が図れたことが判る（図８の（ｂ）参照）。なお、本騒音試験は、ＪＩＳＢ８３４０に準拠したものである。
【００２８】
また、本実施形態では、吸音材８が各ケーシング３１、４および接続ダクト６の外側に配設されているので、吸音材８を配設することによって送風空気の通路断面積が縮小することを防止できる。したがって、車両用空調装置の通風系における圧力損失が増大することを防止できるので、送風量が低下することを防止できる。
【００２９】
（第２実施形態）
ところで、上述の実施形態では、各ケーシング３１、４および接続ダクト６に貫通穴９を形成して、貫通穴９を閉塞するように吸音材８を各ケーシング３１、４および接続ダクト６の外側に配設したので、送風空気が通過して送風量が減少する（風漏れが発生する）可能性がある。
【００３０】
そこで、本実施形態では、送風空気が吸音材８を通過することを防止する空気通過防止手段として、図９、１０に示すように、ポリエチレン製の薄膜１１を吸音材８内または外側に配設して、送風空気が通過して送風量が減少する（風漏れが発生する）ことを防止している。
ところで、本実施形態では、空気通過防止手段としての薄膜１１は、吸音材８に水分が吸収されることを防止する防水手段をも兼ねている。このため、エバポレータ１の凝縮水や外気導入口から進入した雨水などの水分が吸音材８に吸収されることを防止できるので、吸音材８の吸音能力低下、および吸収された水分の腐敗による異臭を防止できる。
【００３１】
（第３実施形態）
上述の実施形態では、各ケーシング３１、４および接続ダクト６に貫通穴９を形成して、貫通穴９を閉塞するように吸音材８を各ケーシング３１、４および接続ダクト６の外側に配設したが、本実施形態は、各ケーシング３１、４および接続ダクト６のうち吸音材８が配設されている部位に、図１１、１２に示すように、空気流路４０の外側に向けて突出膨張した膨張部１２を一体形成するとともに、膨張部１２内に吸音材８を収納したものである。
【００３２】
これにより、本実施形態では、空気通過防止手段としての薄膜１１を廃止することができる。なお、図１２中、１３は防水手段としての薄膜である。
（その他の実施形態）
第２、３実施形態では、防水手段として薄膜１１、１３を用いたが、薄膜１１、１３に代えて、吸音材８に防腐剤を注入または被覆（コーティング）するなどの防腐処理を施してもよい。
【００３３】
また、吸音材８を両ケーシング３１、４または接続ダクト６の内壁に直接に配設しても
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用空調装置の模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】車両用空調装置の制御系のブロック図である。
【図４】送風機の斜視図である。
【図５】接続ダクトの斜視図である。
【図６】空調ケーシングの斜視図である。
【図７】（ａ）は車両用空調装置の模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】騒音測定結果を示すグラフである。
【図９】第２実施形態に係る車両用空調装置の吸音剤近傍の断面図である。
【図１０】第２実施形態に係る車両用空調装置の吸音剤近傍の断面図である。
【図１１】（ａ）は第３実施形態に係る車両用空調装置の接続ダクトの斜視図であり、（ｂ）は接続ダクトの断面図である。
【図１２】第３実施形態に係る車両用空調装置の吸音剤近傍の断面図である。
【符号の説明】
１…エバポレータ（熱交換器）、２…ヒータコア、３…送風機、
４…空調ケーシング、８…吸音材、３１…スクロールケーシング。

Claims

熱交換器（１）と、前記熱交換器（１）に向けて空気を送風するとともに、渦巻き状のスクロールケーシング（３１）および遠心式多翼ファン（３２）を有する送風機（３）と、前記送風機（３）の送風空気を前記熱交換器（１）に導く流路を形成する空調ケーシング（４）とを備え、
前記空調ケーシング（４）のうち前記熱交換器（１）の空気流れ上流側には、空気流れを前記熱交換器（１）に向けて転向させる転向部（７）が形成されており、
前記スクロールケーシング（３１）の巻き終わり側の部位（３１ｂ）から前記転向部（７）まで連なる部位（３１ｂ、４ａ）のみに、音波を減衰させる吸音材（８）が配設され、
前記各ケーシング（３１、４）のうち前記吸音材（８）が配設される部位（３１ｂ、４ａ）には、前記各ケーシング（３１、４）を貫通する貫通穴（９）が形成されており、
前記吸音材（８）は、前記各ケーシング（３１、４）の外側に前記貫通穴（９）を閉塞するように配設されることを特徴とする空調装置。
空気が前記吸音材（８）を通過することを防止する空気通過防止手段（１１）を有することを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
熱交換器（１）と、前記熱交換器（１）に向けて空気を送風するとともに、渦巻き状のスクロールケーシング（３１）および遠心式多翼ファン（３２）を有する送風機（３）と、前記送風機（３）の送風空気を前記熱交換器（１）に導く流路を形成する空調ケーシング（４）とを備え、
前記空調ケーシング（４）のうち前記熱交換器（１）の空気流れ上流側には、空気流れを前記熱交換器（１）に向けて転向させる転向部（７）が形成されており、
前記スクロールケーシング（３１）の巻き終わり側の部位（３１ｂ）から前記転向部（７）まで連なる部位（３１ｂ、４ａ）のみに、音波を減衰させる吸音材（８）が配設され、
前記各ケーシング（３１、４）のうち前記吸音材（８）が配設される部位には、前記送風空気の空気流路（４０）の外側に向けて突出膨張した膨張部（１２）が形成されており、
前記吸音材（８）は、前記膨張部（１２）内に収納されていることを特徴とする空調装置。
前記吸音材（８）に水分が吸収されることを防止する防水手段（１１、１３）を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空調装置。
前記吸音材（８）には防腐処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の空調装置。