(57)【要約】【課題】送風機の高速回転時における動的不釣合いによる回転１次振動成分の低減が図れる車両用空調装置の空調ユニットを実現する。【解決手段】送風ユニット１１には、送風ファン２１が高速回転のときに、制御装置３０の質量を利用して、送風ファン２１からの動的不釣合いによる回転１次振動成分を制振するダイナミックダンパ１８が配設され、このダイナミックダンパ１８は、送風ファン２１の動的不釣合いによる回転１次振動成分と一致する共振周波数Ｆｄを有するように、制御装置３０が送風ユニット１１の底面に懸架されている。これにより、回転１次振動成分の低減が図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内に設置され、空気通路を形成する空調ダクト（１２）と、
前記空調ダクト（１２）内に空気流れを発生する送風機（２０）を有する送風ユニット（１１）と、
前記送風機（２０）の回転数を制御する制御手段（３０）とを備える車両用空調装置の空調ユニットにおいて、
前記送風ユニット（１１）には、前記送風機（２０）が高速回転のときに、前記制御手段（３０）の質量を利用して、前記送風機（２０）からの動的不釣合いによる回転１次振動成分を制振するダイナミックダンパ（１８）が配設されていることを特徴とする車両用空調装置の空調ユニット。
【請求項２】
前記ダイナミックダンパ（１８）は、前記送風機（２０）の動的不釣合いによる回転１次振動成分と一致する共振周波数（Ｆｄ）を有するように、前記制御手段（３０）が前記送風ユニット（１１）の底面に懸架されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置の空調ユニット。
【請求項３】
前記ダイナミックダンパ（１８）は、前記制御手段（３０）の重心が前記送風機（２０）の軸線上に配置されるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置の空調ユニット。
【請求項４】
前記ダイナミックダンパ（１８）は、所定のバネ定数を有する複数のゴムマウント（１８）で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の車両用空調装置の空調ユニット。
【請求項５】
前記制御手段（３０）の質量をｍ、前記ダイナミックダンパ（１８）のバネ定数をｋ、前記共振周波数をＦｄとすると、Ｆｄ＝１／２π×√（ｋ／ｍ）であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の車両用空調装置の空調ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内に設置され空気通路を形成する空調ダクトとその空調ダクト内に空気流れを発生する送風機を有する送風ユニットとを備える車両用空調装置の空調ユニットに関するものであり、特に、送風機からの振動低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の振動低減として、例えば、特許文献１に示すように、車両に搭載されるエンジンの冷却機能を有するラジエータと、エンジンのアイドル回転２次振動成分に合致した共振周波数となるように、ラジエータの質量を利用して、エンジンからの振動を制振するダイナミックダンパと、ラジエータに送風するモータファンと、エンジンの回転数を検出する回転数センサと、その回転数センサで検出されるエンジンの回転数に基づいて、モータファンの回転１次振動成分をエンジンのアイドル回転２次振動成分に合致させるように、モータファンの回転数を制御するモータファン回転数制御手段とを備えるモータファン制御装置が知られている。
【特許文献１】特開２００３−２９１６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１では、ダイナミックダンパがエンジンのアイドル回転２次振動成分に合致した共振周波数となるように構成されているため、モータファンの回転１次振動成分をエンジンのアイドル回転２次振動成分に合致させるように、モータファンの回転数を制御させないと送風機からの振動を低減することができない。
【０００４】
例えば、送風機からの高速回転時における動的不釣合いによる回転１次振動成分を低減することができない。換言すると、車両用空調装置の空調ユニットにおいては、送風機が車室内に搭載されることで、送風機からの高速回転時における動的不釣合いによる回転１次振動成分が低減できないと、車両のインストルメントパネル、ステアリングなどに振動が伝播して乗員に不快な振動騒音を与える問題がある。
【０００５】
さらに、空調ユニットから車両のインストルメントパネル、ステアリングなどに送風機からの振動伝播防止のために、送風機取付部の剛性向上、もしくは送風機への動的不釣合いのチューニングの精度向上を図っているが、空調ユニットの重量の上昇、もしくは動的不釣合いのチューニングの全数チェックが強いられるため部品コストの上昇が問題である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、送風機の高速回転時における動的不釣合いによる回転１次振動成分の低減が図れる車両用空調装置の空調ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項５に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、車室内のインストルメントパネル内に設置され、空気通路を形成する空調ダクト（１２）と、この空調ダクト（１２）内に空気流れを発生する送風機（２０）を有する送風ユニット（１１）と、送風機（２０）の回転数を制御する制御手段（３０）とを備える車両用空調装置において、
送風ユニット（１１）には、送風機（２０）が高速回転のときに、制御手段（３０）の質量を利用して、送風機（２０）からの動的不釣合いによる回転１次振動成分を制振するダイナミックダンパ（１８）が配設されていることを特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、送風機（２０）からの回転１次振動成分をダイナミックダンパ（１８）で効果的に低減することができる。従って、送風ユニット（１１）の重量の上昇、もしくはチューニングの全数チェックを削減することができる。これにより、部品コストの低減が図れる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、ダイナミックダンパ（１８）は、送風機（２０）の動的不釣合いによる回転１次振動成分と一致する共振周波数（Ｆｄ）を有するように、制御手段（３０）が送風ユニット（１１）の底面に懸架されていることを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、送風機（２０）からの回転１次振動成分をインストルメントパネル、ステアリングなど車室内側に伝播させることはなく、送風機（２０）の動的不釣合いによる回転１次振動成分を容易に低減することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、ダイナミックダンパ（１８）は、制御手段（３０）の重心が送風機（２０）の軸線上に配置されるように構成したことを特徴としている。この発明によれば、回転１次振動は、送風機（２０）の高速回転のときに、電動機の取り付け面に対してファンの先端側が円周方向に首を振る振動強制力が作用する。制御手段（３０）の重心を送風機（２０）の軸線上に配置するように構成したことで振動強制力を容易に制振させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、ダイナミックダンパ（１８）は、所定のバネ定数を有する複数のゴムマウント（１８）で構成されていることを特徴としている。この発明によれば、ダイナミックダンパ（１８）の共振周波数（Ｆｄ）をバネ定数で容易に調整することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、制御手段（３０）の質量をｍ、ダイナミックダンパ（１８）のバネ定数をｋ、共振周波数をＦｄとすると、Ｆｄ＝１／２π×√（ｋ／ｍ）であることを特徴としている。この発明によれば、ダイナミックダンパ（１８）の回転１次振動成分と一致する共振周波数（Ｆｄ）を容易に求めることができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態における車両用空調装置の空調ユニットを図１ないし図７に基づいて説明する。図１は送風ユニット１１の概略構成を示す縦断面図であり、図２は図１に示すＡ矢視図である。図３はダイナミックダンパ１８の外観形状を示す外観図である。
【００１６】
また、図４（ａ）は空調ユニット１０の車両への搭載形態を示す模式図である。図４（ｂ）は（ａ）に示す空調ユニット１０の全体構成を示すＡ矢視図である。さらに、図５は送風ユニット１１の全体構成を示す模式図である。
【００１７】
車両用空調装置の室内ユニット１０は、本例では送風機ユニット１１と空調ダクト１２との２つの部分に大別され、図４および図５において、前後上下左右の各矢印は送風機ユニット１１および空調ダクト１２の車両搭載状態における方向を示す。
【００１８】
空調ダクト１２は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、車室内前部の計器盤（インストルメントパネル１）内側のうち、車両左右方向の略中央部に配置されるセンター置きレイアウトになっている。これに反し、送風機ユニット１１は、空調ダクト１２の車両左右方向の側方である助手席前方の位置にオフセット配置される。
【００１９】
なお、図４（ａ）および図４（ｂ）は助手席が車両左側に位置する右ハンドル車の場合を例示している。また、図中に示す符号２はダッシュパネルであり、符号３はインストルメントパネル１内に設けられたリンホースであり、送風機ユニット１１、空調ダクト１２はダッシュパネル２、リンホース３に支持されている。
【００２０】
送風機ユニット１１は、図５に示すように、その上部に内外気切替箱１３を有し、この内外気切替箱１３には外気導入口１４と、内気導入口１５と、内外気切替ドア１６が備えられ、内外気切替ドア１６により外気導入口１４と内気導入口１５を開閉して、外気と内気を切替導入する。
【００２１】
内外気切替ドア１６は内外気切替操作機構（図示せず）に連結され、回転操作される。この内外気切替操作機構は、サーボモータを用いたアクチュエータ機構により構成される。そして、内外気切替箱１３の下側には、内外気切替箱１３に導入された空気の塵埃、悪臭等を除去するフィルタ１７が配置されている。
【００２２】
送風機ユニット１１においてフィルタ１７の下部に送風機２０が配置されている。この送風機２０は多数の翼部（ブレード部）を円環状に配置した遠心ファンからなる送風ファン２１と、この送風ファン２１を回転駆動するモータ２２と、送風ファン２１を収容している渦巻き状のスクロールケース２３とを有する周知の構成である。
【００２３】
スクロールケース２３の上部にはフィルタ１７を通過した空気を吸入するベルマウス状の吸入口２３ａが開口している。モータ２２はフランジ部２２ａ（図１参照）を介してスクロールケース２３の底面に結合される。また、モータ２２は後述する制御手段である制御装置３０により供給電圧が制御されて送風ファン２１の回転数を変化させる。さらに、内外気切替操作機構は制御装置３０により制御される。
【００２４】
空調ダクト１２について説明すると、図４（ｂ）に示すように、樹脂製のケース２４を有し、このケース２４は、通常、車両左右（幅）方向の中央部に位置する分割面（図示せず）で左右２つに分割成形された分割ケース体を金属ばねクランプ、ねじ等の適宜の締結手段にて一体に連結したものである。
【００２５】
このケース２４内の最左部には、上記スクロールケース２３の空気出口部が接続される空気入口部１４ａが形成されている。従って、送風機ユニット１１内の送風ファン２１を作動することによってケース２４内の空気入口部１４ａに送風空気が流入する。また、ケース２４内には、空気流れ上流側から蒸発器（図示せず）、ヒータコア（図示せず）が直列に配列されている。
【００２６】
蒸発器（図示せず）は、図示しない圧縮機、凝縮器、減圧手段とともに周知の冷凍サイクルを構成するもので、ケース２４内に流れる空気を冷却する冷房用熱交換器である。また、ヒータコア（図示せず）は、内部に流れる温水（エンジン冷却水）を熱源としてケース２４内の空気を加熱する暖房用熱交換器である。
【００２７】
また、これら熱交換器の近傍にはエアミックスドア（図示せず）が設けられており、このエアミックスドアでヒータコアを迂回する冷風とヒータコアを通過する温風との混合割合を調節して空調風の温度を調整するようになっている。
【００２８】
さらに、ケース２４には、複数の吹出開口部、その吹出開口部を開閉するための開閉手段、エアミックスドアで温度調節された空調風を複数の吹出開口部に連通する空気通路が形成されている。
【００２９】
以上の構成による車両用空調装置は、周知のように、図示しない操作パネルに設けられた各種操作部材からの操作信号、および空調制御用の各種センサからのセンサ信号が入力される制御手段である制御装置３０を備えており、この制御装置３０の出力信号により、送風ファン２１の回転数を含め各種アクチュエータを制御している。
【００３０】
ところで、本実施形態の送風ユニット１１には、送風ファン２１が高速回転のときに、制御装置３０の質量を利用して送風ファン２１からの動的不釣合い（アンバランス）による回転１次振動成分を制振するダイナミックダンパ１８が配設されている。換言すると、図１に示すように、回転１次振動成分による振動強制力Ｆａが作用したときに、この振動強制力Ｆａを制振する付加系振動Ｆｂを制御装置３０側で作用するようにダイナミックダンパ１８を設けている。
【００３１】
より具体的には、図１ないし図３に示すように、複数（本例では、３ヶ所）のゴムマウントからなるダイナミックダンパ１８を介して制御装置３０を送風ユニット１１の底面に取り付けている。つまり、制御装置３０はダイナミックダンパ１８による防振取り付け構造によって送風ユニット１１に固定される。
【００３２】
ダイナミックダンパ１８は、制御装置３０の質量を利用して動的吸収機能（ダイナミックダンパ機能）を得るための防振部材であり、本実施形態では、図３に示すように、ゴム材からなる防振ゴム１８ａと、ねじ部１８ｃを有する支持板１８ｂとが一体的に形成されている。
【００３３】
そして、全体形状は、例えば、直径φ１０ｍｍ程度の略円筒状に形成されており、一方の支持板１８ｂがモータ２２のフランジ部２２ａから延びる固定部材２２ｂに結合され、他方の支持板１８ｂが制御装置３０から延びる固定部材３０ａに結合されている。なお、防振ゴム１８ａのバネ定数ｋについては後述する。
【００３４】
制御装置３０は、複数（本例では、３ヶ所）のダイナミックダンパ１８を介して送風ユニット１１の底面に配設されるが、このときには、制御装置３０の重心が送風ファン２１の軸線Ｃ上に合致（図１および図２に示すＣ）するように配置される。
【００３５】
ここで、振動強制力Ｆａは、送風ファン２１が回転すると、図１に示すように、モータ２２が送風ユニット１１に結合されるフランジ部２２ａを支点として、送風ファン２１の上方先端側が大きく円周方向に首を振るように作用する（図中に示す２点鎖線）。これは、送風ファン２１からの動的不釣合い（アンバランス）による回転１次振動成分によるものである。
【００３６】
従って、制御装置３０およびダイナミックダンパ１８に動的吸収機能（ダイナミックダンパ機能）を持たせるためには、制御装置３０が水平方向に振れるようにダイナミックダンパ１８で懸架させると良い。つまり、図中に示す振動強制力Ｆａに対して、図中に示す付加系振動Ｆｂが図中に示す矢印方向に制御装置３０が振れることで振動強制力Ｆａが抑制、すなわち制振される。
【００３７】
そこで、本実施形態では、ダイナミックダンパ１８の共振周波数Ｆｄを上述した回転１次振動成分と一致する周波数となるように形成した。より具体的には、制御装置３０により制御されるモータ２２への供給電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ）が最大のときの振動強制力Ｆａが作用する回転１次振動成分の目標周波数Ｆを演算する下記数式（１）から求める。
【００３８】
例えば、供給電圧がＤＣ１２Ｖの時に、送風ファン２１の回転速度が３６００ｒｐｍであれば、目標周波数Ｆは、Ｆ＝３６００ｒｐｍ×１次／６０＝６０Ｈｚ・・・数式（１）となり、６０Ｈｚが求まる。
【００３９】
ここで、図６は送風ファン２１の回転１次振動成分による振動レベルと周波数との関係を示す特性図であり、図６に示すように、目標周波数Ｆ＝６０Ｈｚの時は、回転１次振動成分による振動レベルｄＢが極めて大きい。つまり、振動強制力Ｆａが大きいときは目標周波数Ｆ＝６０Ｈｚである。
【００４０】
従って、ダイナミックダンパ１８の共振周波数Ｆｄを調整する方法は、制御装置３０の質量ｍ、およびダイナミックダンパ１８の形状、材質によりバネ定数ｋを変えることで可能である。より具体的には、共振周波数Ｆｄとバネ定数ｋとの下記数式（２）によって求めることができる。
【００４１】
Ｆｄ＝１／２π√（ｋ＋ｍ）・・・・数式（２）
これにより、共振周波数Ｆｄを目標周波数Ｆと一致させるバネ定数ｋを求めることで振動強制力Ｆａに対する付加系振動Ｆｂをダイナミックダンパ１８および制御装置３０に持たせることができる。
【００４２】
ここで、ダイナミックダンパ１８は、送風ファン２１の水平方向に対してはバネ定数ｋを低くし、送風ファン２１の上下方向に対してはバネ定数ｋを高くして車両走行時の上下振動に対して十分な耐震強度を有する構造にすると良い。例えば、図５に示すように、防振ゴム１８ａの外形形状を上下方向に円弧状の凹みを有するように形成しても良い。つまり、上下方向の中央部の外径が小さく、順次外径が上方、下方に向かって大きくなるように形成しても良い。
【００４３】
以上のように、回転１次振動成分による振動強制力Ｆａに対し、送風ユニット１１の底面に、制御装置３０の質量を利用し、回転１次振動成分の目標周波数Ｆと一致させた付加系振動Ｆｂを持つことにより、ダイナミックダンパ効果が得られ、付加系振動Ｆｂが振れることで振動強制力Ｆａが抑制し、送風ユニット１１全体、空調ユニット１０の振動低減が図れる。
【００４４】
ここで、上記効果を示したのが図７である。図７は本実施形態のように付加系振動Ｆｂを持つように制御装置３０を送風ユニット１１に懸架したときと、制御装置３０を直接送風ユニット１１に懸架したときにおける振動加速度を比較した特性図である。横軸には、送風ファン２１の回転速度、およびモータ２２の回転１次周波数を示している。
【００４５】
ここで、図中に示す実線が付加系振動Ｆｂを持つように制御装置３０を送風ユニット１１に懸架した場合である。また、図中に示す破線が制御装置３０を直接送風ユニット１１に懸架した場合である。なお、振動加速度はモータ２２の外郭で測定している。
【００４６】
これによれば、本実施形態による懸架の場合には、回転１次振動成分と一致する周波数（６０Ｈｚ）において、振動加速度が大幅に低下しているとともに、送風ファン２１の回転速度において、２０００〜４０００ｒｐｍでは振動加速度が低下している。
【００４７】
これにより、制御装置３０の質量を利用し、回転１次振動成分の目標周波数Ｆと一致させた付加系振動Ｆｂを持つことにより、ダイナミックダンパ効果が得られ、付加系振動Ｆｂが振れることで振動強制力Ｆａが抑制し、送風ユニット１１全体、空調ユニット１０の振動低減が図れる。
【００４８】
なお、本実施形態では、回転１次振動成分の目標周波数Ｆを、供給電圧がＤＣ１２Ｖの時における送風ファン２１の回転速度３６００ｒｐｍと求めたがこれに限ることではない。また、本実施形態では、ダイナミックダンパ１８を３ヶ所に配設したが、これに限ることではない。
【００４９】
以上の一実施形態による車両用空調装置によれば、送風ユニット１１には、送風ファン２１が高速回転のときに、制御装置３０の質量を利用して、送風ファン２１からの動的不釣合いによる回転１次振動成分を制振するダイナミックダンパ１８が配設されていることにより、送風ファン２１からの回転１次振動成分をダイナミックダンパ１８で効果的に低減することができる。従って、送風ユニット１１の重量の上昇、もしくはチューニングの全数チェックを削減することができる。これにより、部品コストの低減が図れる。
【００５０】
また、ダイナミックダンパ１８は、送風ファン２１からの動的不釣合いによる回転１次振動成分と一致する共振周波数Ｆｄを有するように、制御装置３０が送風ユニット１１の底面に懸架されていることにより、送風ファン２１からの回転１次振動成分をインストルメントパネル、ステアリングなど車室内側に伝播させることはなく、送風ファン２１からの動的不釣合いによる回転１次振動成分を容易に低減することができる。
【００５１】
また、ダイナミックダンパ１８は、制御装置３０の重心が送風ファン２１の軸線Ｃ上に配置されるように構成したことにより、回転１次振動は、送風ファン２１の高速回転のときに、モータ２２の取り付け面に対して送風ファン２１の上方先端側が円周方向に首を振る振動強制力Ｆａが作用する。制御装置３０の重心を送風ファン２１からの軸線Ｃ上に配置するように構成したことで振動強制力Ｆａを容易に制振させることができる。
【００５２】
また、ダイナミックダンパ１８は、所定のバネ定数を有する複数のゴムマウント１８で構成されていることにより、ダイナミックダンパ１８の共振周波数Ｆｄをバネ定数で容易に調整することができる。
【００５３】
（他の実施形態）
以上の一実形態では、ダイナミックダンパ１８をゴムマウントからなる防振ゴム１８ａで形成したが、これに限らず、図８に示すように、コイルバネなどのスプリング部材でダイナミックダンパ１８を形成しても良い。
【００５４】
また、以上の実施形態では、送風ユニット１１を車室内前部のインストルメントパネル１の内側に配設したが、これに限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態における送風ユニット１１の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すＡ矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるダイナミックダンパ１８の外観形状を示す外観図である。
【図４】本発明の一実施形態における（ａ）は空調ユニット１０の車両への搭載形態を示す模式図、（ｂ）は（ａ）に示す空調ユニット１０の全体構成を示すＡ矢視図である。
【図５】本発明の一実施形態における送風ユニット１１の全体構成を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態における送風ファン２１の回転１次振動成分による振動レベルと周波数との関係を示す特性図である。
【図７】本発明の一実施形態における付加系振動Ｆｂを持つように制御装置３０を送風ユニット１１に懸架したときと、制御装置３０を直接送風ユニット１１に懸架したときにおける振動加速度を比較した特性図である。
【図８】他の実施形態における送風ユニット１１の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１…送風ユニット
１２…空調ダクト
１８…ダイナミックダンパ、防振ゴム（ゴムマウント）
２０…送風機
２１…送風ファン
３０…制御装置（制御手段）
Ｆｄ…共振周波数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008018869.tif 000008
【図７】
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【図８】
2008018869.tif 000010