(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外空気を導入することができる車両用空調装置に適用される遠心送風機であって、
回転軸（２００ａ）周りに配設された複数枚の翼（２１１）を有し、前記回転軸（２００ａ）方向から吸入した空気を径外方側に向けて吐出する遠心ファン（２１０）と、前記遠心ファン（２１０）を回転駆動する駆動手段（２４０）とを備え、
前記遠心ファン（２１０）のファン入口角（β１）を１００°以下とし、前記遠心ファン（２１０）のファン出口角（β２）を６０°以上とし、前記遠心ファン（２１０）の吸入側にラム圧が作用したときに前記翼（２１１）に抗力が作用しないようになっていることを特徴とする遠心送風機。
【請求項２】
車室内空気を導入する内気導入口（１１３）及び車室外空気を導入する外気導入口（１１１）を有し、車室内空気及び車室外空気を区分して同時に吸入することができる内外気２層流式の車両用空調装置に適用される遠心式送風機であって、
前記外気導入口（１１１）側に配設され、回転軸（２００ａ）周りに配設された複数枚の翼（２１１）を有するとともに、前記回転軸（２００ａ）方向から吸入した空気を径外方側に向けて吐出する第１遠心ファン（２１０）と、
前記内気導入口（１１３）側に配設され、前記回転軸（２００ａ）周りに配設された複数枚の翼（２２１）を有するとともに、前記回転軸（２００ａ）方向から吸入した空気を径外方側に向けて吐出する第２遠心ファン（２２０）と、
前記両遠心ファン（２１０、２２０）を回転駆動する１つの駆動手段（２４０）とを備え、
少なくとも、前記第１遠心ファン（２１０）のファン入口角（β１）を１００°以下とし、前記第１遠心ファン（２１０）のファン出口角（β２）を６０°以上とし、前記第１遠心ファン（２１０）の吸入側にラム圧が作用したときに前記翼（２１１）に抗力が作用しないようになっていることを特徴とする遠心送風機。
【請求項３】
前記ファン入口角（β１）は４５°以上であり、前記ファン出口角（β２）は１００°以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心送風機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に適用される遠心送風機に関するもので、車室内空気及び車室外空気を区分して同時に吸入することができる内外気２層流式の車両用空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
車両用空調装置では、一般的に、小型で送風能力に優れた遠心送風機が使用されている。なお、遠心ファンとは、回転軸周りに配設された複数枚の翼を有し、回転軸方向から吸入した空気を径外方側に向けて吐出するものであり、車両用空調装置では、一般的に、遠心ファンのファン出口角β２が２０°〜３０°程度のものが使用されている。
【０００３】
ここで、ファン出口角β２とは、図２（ａ）に示すように、翼（ブレード）２１１とファン２１０の外径縁との交差角度であって、ファン２１０の回転方向前進側から測定した角度を言う。
また、ファン入口角β１とは、翼２１１とファン２１０の内径縁との交差角度であって、ファン２１０の回転方向前進側から測定した角度を言う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両用空調装置では、周知のごとく、車室内空気を吸入して車室内に向けて吹き出す内気モードと、車室外空気を吸入して車室内に向けて吹き出す外気モードとがある。
このため、外気モードでは、遠心ファンのブレード（翼）に車両走行動圧（ラム圧）が作用するので、ブレードに抗力が作用して遠心ファンの回転数が低下してしまい、図７、８に示すように、遠心ファンを回転駆動する電動モータの消費電力が増大してしまうという問題が発生する。
【０００５】
因みに、図７はファン入口角β１は７５°とし、ファン出口角β２は２０°とした場合の遠心送風機の車両走行動圧と電動モータの消費電力との関係を示す試験結果であり、図８はファン入口角β１は７５°とし、ファン出口角β２は２０°とした場合の遠心送風機の車両走行動圧と電動モータ印加電圧を４Ｖとしたときの遠心送風機の回転数との関係を示す試験結果である。
ここで、消費電力及び遠心送風機の回転数は、ラム圧が０Ｐａのときを基準に無次元化したものである。すなわち、図７の縦軸は、ラム圧が０Ｐａのときの消費電力Ｗｏと、各種ラム圧が作用したときの消費電力Ｗとの比（Ｗ／Ｗｏ）を示し、図８の縦軸は、ラム圧が０Ｐａのときの遠心送風機の回転数Ｎｏと、各種ラム圧が作用したときの遠心送風機の回転数Ｎとの比（Ｎ／Ｎｏ）を示している。
【０００６】
また、内外気２層流式の車両用空調装置では、外気導入口側に設けられた第１ファンと内気導入口側に設けられた第２ファンとを有しているので、第１ファンのみにラム圧が作用するので、内外気２層流式の車両用空調装置では、ラム圧が作用しない第２ファンの性能が大きく低下してしまうという問題が発生する。
本発明は、上記点に鑑み、ラム圧が作用した場合においても、遠心ファンの回転数が低下し、電動モータ等の駆動手段の消費駆動力が増大することを抑制することを目的とする。
【０００７】
【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。請求項１〜３に記載の発明では、遠心ファン（２１０）のファン入口角（β１）を１００°以下とし、遠心ファン（２１０）のファン出口角（β２）を６０°以上とし、遠心ファン（２１０）の吸入側にラム圧が作用したときに翼（２１１）に抗力が作用しないようになっていることを特徴とする。
これにより、後述するように、ラム圧が作用した場合においても、遠心ファン（２１０）の回転数が低下し、駆動手段（２４０）の消費駆動力が増大することを抑制することができる。
【０００８】
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。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る遠心送風機を車室内空気（以下、内気と略す。）及び車室外空気（以下、外気と略す。）を区分して同時に吸入することができる内外気２層流式の車両用空調装置に適用したものである。
図１は、実施形態に係る車両用空調装置１００の模式図であり、１１０は車室内に向けて吹き出す空気の通路を構成する空調ケーシングである。この空調ケーシング１１０の空気流れ上流側には、外気を導入する外気導入口１１１及び内気を導入する第１、第２内気導入口１１２、１１３が設けられている。外気導入口１１１及び第１内気導入口１１２は、内外気切換ドア１１４によって切換開閉される。
【００１０】
２００は、内気及び外気を吸入して、その吸入した空気を車室内に向けて送風送風する遠心送風機（以下、送風機と略す。）であり、この送風機２００より空気流れ下流側には、空調ケーシング１１０を２つの空気通路１１５、１１６に区画する区画壁１１７が設けられている。なお、送風機２００の詳細については、後述する。
【００１１】
また、送風機２００の空気流れ下流側には、両空気通路１１５、１１６を流通する空気を冷却する蒸発器（空気冷却手段）１１８が配設され、この蒸発器１１８の空気流れ下流側には、蒸発器１１８を通過した空気を加熱するヒータコア（空気加熱手段）１１９が配設されている。
なお、本実施形態に係る車両用空調装置１００では、ヒータコア１１９での空気の加熱度合い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、いわゆるリヒート式を採用している。
【００１２】
また、ヒータコア１１９の空気流れ下流側には、両空気通路１１５、１１６を連通させる連通開口部１２０、車両のフロントガラス（図示せず）に向けて空気を吹き出すデフロスタ開口部１２１、乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイス開口部１２２、及び乗員の下半身に向けて空気を吹き出すフット開口部１２３が形成されており、各開口部１２０〜１２３は、ドア１２４〜１２６によって開閉される。
【００１３】
次に、送風機２００について述べる。
送風機２００は、図１に示すように、外気導入口１１１側の第１遠心ファン（以下、第１ファンと略す。）２１０、第２内気導入口１１３側に第１ファン２１０と同軸状に配設された第２遠心ファン（以下、第２ファンと略す。）２２０、両ファン２１０、２２０を収納する渦巻状のスクロールケーシング２３０、及び両ファン２１０、２２０を回転駆動する電動モータ（駆動手段）２４０を有して構成されている。なお、本実施形態では、第１ファン２１０のファン径は、第２ファン２２０のファン径より小さくなっている。
【００１４】
また、両ファン２１０、２２０は、図２に示すように、回転軸２００ａ（図１参照）周りに配設された複数枚のブレード（翼）２１１、２２１を有し、回転軸２００ａ方向から吸入した空気を径外方側に向けて吐出する（吹き出す）ものである。
なお、図２はラム圧が作用する外気側の第１ファン２１０を図示しており、説明の便宜上、内気側の第２ファン２２０の対応符号を括弧内に図示している。
そして、外気側の第１ファン２１０のファン入口角β１及びファン出口角β２は、以下の数式３を満たすように選定されている。
【００１５】
【数３】
β１≦β２＋１５°
なお、本実施形態では、外気側の第１ファン２１０のファン入口角β１は７５°であり、ファン出口角β２は６０°である。また、内気側の第２ファン２２０のファン入口角β１は９０°であり、ファン出口角β２は２０°である。
【００１６】
次に、本実施形態に係る送風機２００の特徴を述べる。図３はファン入口角β１を７５°とした状態でファン出口角β２を変化させた場合において、電動モータ２４０に所定電圧（本実施形態では、４Ｖ）を印加したときのラム圧２００Ｐａの場合の送風機２００の回転数Ｎと、ラム圧０Ｐａの場合の送風機２００の回転数Ｎoとの回転数差（Ｎ−Ｎo）をΔＮとしたときに、この回転数差ΔＮと回転数Ｎoとの比（ΔＮ／Ｎo）を示す試験結果である。
図３から明らかなように、ファン出口角β２が大きくなるほど、上記比（ΔＮ／Ｎo）がマイナス域からプラス域に移行して、ラム圧０Ｐａの場合の送風機２００の回転数Ｎo に比べて、ラム圧２００Ｐａの場合の送風機２００の回転数Ｎが大きくなることが判る。つまり、図３に示されているように、ファン出口角β２を６０°以上にすれば、上記比（ΔＮ／Ｎo）が０以上のプラス域となるので、ラム圧２００Ｐａの場合の送風機回転数Ｎが、ラム圧０Ｐａの場合の送風機回転数Ｎo以上となる。
【００１７】
また、図４はファン出口角β２を９０°とした状態でファン入口角β１を変化させた場合において、電動モータ２４０に所定電圧（本実施形態では、４Ｖ）を印加したときのラム圧２００Ｐａの場合の送風機２００の回転数Ｎと、ラム圧０Ｐａの場合の送風機２００の回転数Ｎoとの回転数差（Ｎ−Ｎo）をΔＮとしたときに、この回転数差ΔＮと回転数Ｎoとの比（ΔＮ／Ｎo）を示す試験結果である。
図４から明らかなように、ファン入口角β１が大きくなるほど、上記比（ΔＮ／Ｎo）がプラス域からマイナス域に移行して、ラム圧０Ｐａの場合の送風機２００の回転数Ｎo に比べて、ラム圧２００Ｐａの場合の送風機２００の回転数Ｎが小さくなることが判る。
そして、図４からファン入口角β１を１００°以下にすれば、上記比（ΔＮ／Ｎo）が０以上のプラス域となるので、ラム圧２００Ｐａの場合の送風機回転数Ｎが、ラム圧０Ｐａの場合の送風機２００の回転数Ｎo以上となる。
【００１８】
そこで、発明者等は、上記図３に示す試験結果を踏まえて、さらに試験検討を重ねたところ、ファン入口角β１及びファン出口角β２を上記の数式３を満たすように選定することが望ましく、さらに望ましくは、ファン入口角β１は４５°以上、１００°以下であり（４５°≦β１≦１００°）、ファン出口角β２は６０°以上、１００°以下とする（６０°≦β２≦１００°）ことが望ましいとの結論を得た。
【００１９】
また、図５は本実施形態に係る送風機２００の車両走行動圧と電動モータ２４０の消費電力との関係を示す試験結果であり、図６は本実施形態に係る送風機２００の車両走行動圧と印加電圧を４Ｖとしたときの送風機２００の回転数との関係を示す試験結果である。ここで、消費電力及び送風機２００の回転数は、ラム圧が０Ｐａのときを基準に無次元化したものである。
すなわち、図５の縦軸は、ラム圧が０Ｐａのときの消費電力Ｗｏと、各種ラム圧が作用したときの消費電力Ｗとの比（Ｗ／Ｗｏ）を示し、図６の縦軸は、ラム圧が０Ｐａのときの送風機２００の回転数Ｎｏと、各種ラム圧が作用したときの送風機２００の回転数Ｎとの比（Ｎ／Ｎｏ）を示している。
【００２０】
そして、図５、６から明らかなように、本実施形態に係る送風機２００によれば、ラム圧の増大に応じて電動モータ２４０の消費電力が大きく増大することを抑制することができるとともに、ラム圧の増大に応じて送風機２００の回転数が低下することを抑制することができる。
ところで、上述の実施形態では、第１、２ファン２１０、２２０を有する送風機２００であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つのファンからなる送風機にも適用することができる。
【００２１】
また、上述の実施形態では、ラム圧が作用する第１ファン２１０のみが、上記数式３を満たしていたが、第２ファン２２０も上記数式３を満たすようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、リヒート式の空調装置であったが、本発明は、冷風と温風との風量割合を調節することにより吹出空気の温度を調節する、いわゆるエアミックス式の空調装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空調装置の模式図である。
【図２】（ａ）はブレードの拡大図であり、（ｂ）は第１ファンの正面図である。
【図３】出口角β２と回転数との関係を示すグラフである。
【図４】入口角β１と回転数との関係を示すグラフである。
【図５】本実施形態に係るファンの車両走行動圧と消費電力との関係を示すグラフである。
【図６】本実施形態に係るファン車両走行動圧と回転数との関係を示すグラフである。
【図７】従来の技術に係るファンの車両走行動圧と消費電力との関係を示すグラフである。
【図８】従来の技術に係るファン車両走行動圧と回転数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２１０…第１ファン、２１１…ブレード（翼）、
２２０…第２ファン、２２１…ブレード（翼）。
【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】
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【図７】
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【図８】
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