JP2016182835A - 車両用空調ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】容易な温度および配風チューニングと快適な頭寒足熱が可能な車両用空調ユニットを実現する。
【解決手段】冷気流路１１、暖気流路１２、冷気と暖気とを混合する混合室１３、混合室１３に配設された混合手段３０、混合室１３の下流に配設された第１および第２の吹出流路１４、１５を備え、冷気流路１１と混合室１３が冷気開口部１１１で連通し、暖気流路１２と混合室１３が暖気開口部１２１で連通し、混合手段３０は、冷気開口部１１１と暖気開口部１２１の開口面積を調整する可動壁部３１、暖気の一部を第１の吹出流路１４に導く暖気案内流路３２、可動壁部３１に形成されて冷気開口部１１１と暖気開口部１２１との間を通気する壁部流路３１１ａを有し、冷気最小化位置と暖気最小化位置との間を変位することができる、車両用空調ユニットとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両における冷暖房などを行うための車両用空調ユニットに関するものである。

車両用空調ユニットは、エバポレータによって冷却された冷気と、ヒータコアによって加熱された暖気とを混合して空調用空気とし、この空調用空気を車室に吹出すことで、搭乗者に快適な冷暖房を行い、またフロントガラスなどの曇り止めのための除湿を行う。ここで、冷房は空調用空気における冷気混合比率を高めることで行われ、暖房は暖気混合比率を高めることで行われる。また除湿は、エバポレータによって冷却された冷気をヒータコアによって加熱して湿度を低くした空調用空気によって行われる。

冷暖房のために、車両用空調ユニットからセンタベント吹出口を経て車室に吹き出された空気（上方吹出空気）は、搭乗者の、主に上半身や頭部を暖めるなどし、フット吹出口を経て車室に吹き出された空気（下方吹出空気）は、搭乗者の主に足を暖めるなどする。したがって、搭乗者に快適な暖房、いわゆる頭寒足熱を実現するためには、上方吹出空気と下方吹出空気との温度差を適切に設定する温度チューニングと、両吹出空気の熱量差などを適切なものとするために、両吹出空気の吹出風量を適切に設定する配風チューニングが必要となる（フロントガラスの曇り止めは、デフロスト吹出口を経て車室に吹き出された空気（上方吹出空気）によって行われる。）。

しかし、車両の小型化、快適な居住性を確保するための車室スペースの拡張、および車両の高機能化にともなう搭載機器の増加などのために、車両用空調ユニットの小型化が求められた結果、温度チューニングおよび配風チューニングを実現するための、冷気と暖気との混合室のスペースなどに制約が生じた。こうした制約は、温度チューニングをクリティカルにしやすいことを否めない。

そこで、車両用空気調和装置（車両用空調ユニット）において、暖気と冷気とを混合して、上方の吹出口に送るか下方の吹出口に送るかの配風を行うロータリダンパ（配風調整ダンパ）に、暖気を上方の吹出口に向けて流すための案内通路を設けた技術が開発された（特許文献１）。この案内通路は、案内通路がないと下方の吹出口に流れてしまう暖気の一部を上方の吹出口に向けて流すことで、上方吹出空気と下方吹出空気との温度差を少なくすることができ（温度チューニングがクリティカルでなくなり）、当該技術によれば、快適な頭寒足熱が実現されるとされている。

また、暖気と冷気との混合比率を調整する混合フラップの周面の一部に凹部を設けた自動車用の暖房／空調装置（車両用空調ユニット）の技術が開発された（特許文献２）。当該技術によれば、エバポレータからの冷気の一部が混合フラップの凹部を通ってフット吹出口へ行く空調空気（下方吹出空気）の温度を適切に下げることができ（下肢の温まり過ぎを防ぐことができ）、快適な頭寒足熱を実現できるとされている。

また、暖気と冷気とを混合するドラム型の混合ドアの周面の少なくとも１つの領域が、混合ドアの回転軸と同軸（ドラムの周面形状）に配置されるとともに、回転軸に向かって湾曲した（周面形状に対し逆反りした）少なくとも１つの領域を有する自動車用空調装置（車両用空調ユニット）の技術が開発された（特許文献３）。

当該技術によれば、周面形状領域では、その内面（周面と回転軸との間の領域）で暖気が上方に配風され、またその外面で冷気が上方に配風される結果、暖気と冷気とが混合されて上方吹出空気となる。一方、逆反り領域では、上方および下方への冷気の配風が行われ、逆反り領域の外面によって下方に配風された冷気が暖気と混合して下方吹出空気となる。その結果、上方吹出空気と下方吹出空気とを適切に混合することができ、頭寒足熱を実現できるとされている。

国際公開ＷＯ２０１２／０７７５３９Ａ１号公報 特許４４３４３９５号公報 特許４５１６５６９号公報

しかし、特許文献１が開示する技術では、案内通路を持ったロータリダンパの角度調整という、１つの調整項目によって、温度および配風の２項目のチューニングを行わねばならず、上方吹出空気および下方吹出空気の温度差のチューニングがクリティカルとなることが否めない。

また、特許文献２が開示する技術では、エバポレータからの冷気を暖気側に混合する一方、ヒータコアからの暖気を冷気側に混合しないため、改善の余地がある。

また、特許文献３が開示する技術では、周面形状領域と逆反り領域とが混合ドアの幅方向（ドアの回転軸の軸方向）で必然的に異なる領域に存在するため、混合ドアの幅方向で、上下方向の配風が異なってしまう。そのため、車幅方向において、上方吹出空気と下方吹出空気との混合度合いが異なって、車幅両側部領域において、適切な頭寒足熱を実現できるとはいえない。たとえば、車幅中央領域で快適な頭寒足熱を実現するように暖気と冷気の配風量を設定した場合、運転席および助手席においては車幅中央領域よりも上方吹出空気、下方吹出空気ともに温度が高くなり、快適な頭寒足熱の実現が困難となる（車幅方向で温度チューニングが変わってしまう。）。

そこで本発明は、温度チューニングおよび配風チューニングを容易にすることができ、上方吹出空気および下方吹出空気の温度差を適切なものとすることで、快適な頭寒足熱を実現し、また車幅方向における上方吹出空気と下方吹出空気との混合度合いを適切なものとすることができ、さらに上方の吹出口と下方の吹出口の両方から吹き出す吹出しモードのときに上方吹出空気を暖めることができる車両用空調ユニットの実現を課題とした。

上記課題を解決するため本発明にかかる車両用空調ユニットは、空気を冷却するための冷却手段を冷気流路に配設することができるとともに、空気を加熱するための加熱手段を暖気流路に配設することができ、冷気流路および暖気流路の下流に配設された混合室に、冷気開口部から冷気を流入させ、また暖気開口部から暖気を流入させ、混合室において冷気と暖気とを混合手段によって混合したうえで、混合室の下流に配設された第１の吹出流路および第２の吹出流路へと供給する。

混合手段は、冷気開口部を可動壁部で遮って冷気の流入量を最小化する冷気最小化位置と、暖気開口部を可動壁部で遮って暖気の流入量を最小化する暖気最小化位置との間を変位することができる。したがって、混合手段を変位させることで、混合室に流入する冷気および暖気の流量を変えて、第１の吹出流路および第２の吹出流路へと供給される空気の温度を調整することができる。

ここで混合手段は、冷気開口部および暖気開口部の開口面積を調整するための可動壁部と、暖気流路から流入した暖気の一部を第１の吹出流路に向けて導くための暖気案内流路と、冷気開口部と暖気開口部との間の通気を維持するために可動壁部に設けられた壁部流路とを有している。

暖気案内流路によって第１の吹出流路へと導かれる暖気は、混合手段の変位による影響を受けにくい。すなわち、混合手段の変位に対する第１の吹出流路に流入する暖気の流量変化が緩和される。第１の吹出流路へ流入しなかった暖気は第２の吹出流路に流入するから、混合手段の変位に対する第２の吹出流路に流入する暖気の流量変化も同様に緩和される。また暖気案内流路は、混合室において第１の吹出流路へと向かう冷気側に暖気を導入するから、該車両用空調ユニットから吹き出される上方吹出空気が暖められる。

したがって、第１の吹出流路に流入する暖気と第２の吹出流路に流入する暖気との流量差が大きくなりすぎること（温度差が大きくなりすぎること）を防いで、快適な頭寒足熱の暖房、およびクリティカルではない温度チューニング（適切な温度チューニング）が可能となり、加えて暖房能力が向上する。

壁部流路は、冷気開口部側から暖気開口部側へと冷気を流入させて、暖気開口部から混合室へと流入する暖気の温度を適切に低下させ、第１の吹出流路に流入する空気と第２の吹出流路に流入する空気との間の温度差が大きくなりすぎることを防ぐことができる（頭寒足熱をさらに快適にし、温度チューニングをさらに容易にする。）。

こうした温度チューニングは、配風チューニングとは別個のものであるから、配風チューニングと干渉しない。すなわち該車両用空調ユニットでは、適切な温度チューニングおよび適切な配風チューニングが実現される。

また暖気案内流路と壁部流路とは混合ドアの幅方向（ドアの回転軸の軸方向）で、必ずしも異なる領域に存在するものではないので、車幅方向における上方吹出空気と下方吹出空気との混合度合を適切に設定することができる。

このように該車両用空調ユニットは、適切な温度チューニングおよび配風チューニングを実現するとともに、第１の吹出流路が吹出す空気（上方吹出空気）と第２の吹出流路が吹出す空気（下方吹出空気）との間の温度差を適切な温度差として快適な頭寒足熱を実現することができ、上方吹出空気を暖めることができ、車幅方向における上方吹出空気と下方吹出空気との混合度合を適切に設定することができる（請求項１）。

混合室に配設された混合手段は回転軸部を有しており、混合手段の可動壁部は回転軸部を中心として回転し、回転軸部は可動壁部よりも下流に配設される（請求項２）。可動壁部は、冷気開口部側と暖気開口部側との間の通気のための壁部流路に加えて、冷気開口部側と暖気開口部側との間の通気を阻止するための通気阻止部を有している（請求項３）。

すなわち混合手段の可動壁部は、冷気開口部および暖気開口部の下流に配設された回転軸部を中心として回転することで、冷気開口部および暖気開口部の開口面積を調整するとともに、冷気開口部側と暖気開口部側との間の通気を、壁部流路によって確保して、冷気開口部側から暖気開口部側へと冷気を通流させることができる。ここで、壁部流路を通流する冷気の流量は、壁部流路の形状などで規定され、また通気阻止部によっても規定される。

通気阻止部が回転軸部を中心とした断面円弧形状の曲面であれば、混合手段の位置が変位（回転）しても、冷気開口部および暖気開口部の間の通気を阻止することができる。また壁部流路が、通気阻止部よりも曲率の小さな曲面、平面、回転軸部に向かって凸な曲面のうちの何れかであれば、混合手段の位置が変位（回転）しても冷気開口部および暖気開口部の間の通気を維持することができる（請求項４）。

暖気案内流路が暖気案内上流端と暖気案内下流端とを有し、暖気案内上流端が可動壁部の暖気開口部側に配設され、暖気案内下流端が可動壁部の冷気開口部側に配設されていれば、暖気案内流路は、暖気開口部から混合室に流入した暖気の一部を冷気開口部から混合室に流入した冷気に混合することができる（請求項５）。

暖気案内流路は、たとえば略Ｕ字形状の断面形状を有し、略Ｕ字形状の底部は混合手段の可動壁部に配設されるものであり（請求項６）、暖気案内流路は、たとえば通気阻止部よりも回転軸部の側に配設されるものである（請求項７）。

該車両用空調ユニットは、混合室から第１の吹出流路へ流入する空気の量と、第２の吹出流路へ流入する空気の量との配分を調整する配分調整手段を、さらに有するものであってもよい（請求項８）。そうすれば第１の吹出流路へ流入する空気の量と、第２の吹出流路へ流入する空気の量との配分を円滑にすることができる（配風チューニングをより容易なものとすることができる。）。

該車両用空調ユニットは、第１の吹出流路を通流する空気の温度が、第２の吹出流路を通流する空気の温度より低くするものであれば、搭乗者にとって快適な空調（頭寒足熱）を実現することができる（請求項９）。

また、該車両用空調ユニットでは、第１の吹出流路を通流した空気をデフロスト吹出口、センタベント吹出口およびサイドベント吹出口の少なくとも何れか１つの吹出口に供給することで（請求項１０）、そして第２の吹出流路を通流した空気をフット吹出口に向けて供給することで（請求項１１）、車内を快適に冷暖房することができ、また適切な除湿を実現することができる。

以上説明したように本発明にかかる車両用空調ユニットは、適切な温度チューニングおよび配風チューニングを実現し、また快適な頭寒足熱の暖房を実現するために、上方吹出空気および下方吹出空気の温度差を適切なものとするとともに、車幅方向における上方吹出空気と下方吹出空気との混合度合を適切に設定することができ、さらに上方吹出空気を暖めて適切な暖房を実現することができる。

本発明にかかる車両用空調ユニットの一実施例における断面概略構造を示す図である。 図１に示す車両用空調ユニットが備えるミックスドア（混合手段）の斜視概略構造を示す図である。 図２に示すミックスドアの側面概略構造（図３（ａ））および底面概略構造（図３（ｂ））を示す図である。 図２に示すミックスドアが備える暖気案内流路３２を説明するために、ミックスドアの正面概略構造（図４（ａ））および背面概略構造（図４（ｂ））を示す図である。 図１に示す車両用空調ユニットが備えるミックスドアなどによる冷気と暖気との混合を説明するための混合室近傍の断面概略構造を示す図である。 図１に示す車両用空調ユニットが備えるミックスドアなどによる冷気と暖気との混合を説明するために冷気流および暖気流を示す図である。 図１に示す車両用空調ユニットが備えるミックスドアの変形例におけるミックスドアの側面概略構造（図７（ａ））および底面概略構造（図７（ｂ））を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかる車両用空調ユニットについて説明する。

＜車両用空調ユニット＞
図１に示すように車両用空調ユニット１０は、送風器Ｂから供給された空気が通流する冷気流路１１、冷気流路１１に接続された暖気流路１２、混合室１３、冷気流路１１と混合室１３との間に介在する冷気開口部１１１、暖気流路１２と混合室１３との間に介在する暖気開口部１２１、混合室１３に配設されたミックスドア（混合手段）３０、混合室１３の下流でかつ冷気開口部１１１側に配設された上部吹出流路（第１の吹出流路）１４、同じく混合室１３の下流でかつ暖気開口部１２１側に配設された下部吹出流路（第２の吹出流路）１５、ミックスドア３０の下流に配設された配風ドア（配分調整手段）４０、および上部吹出流路１４の下流に配設されたデフベントドア５０を有している。そして、冷気流路１１にはエバポレータＮ１が配設されており、暖気流路１２にはヒータコアＮ２が配設されている。

上部吹出流路１４は、冷気開口部１１１の上方に配設されて、暖気開口部１２１からの暖気よりも冷気開口部１１１からの冷気（冷気開口部１１１から上方に向けて吹出す冷気）が通流しやすくなっている。一方、下部吹出流路１５は、冷気開口部１１１よりも暖気開口部１２１に近いところに配設されて、冷気開口部１１１からの冷気よりも暖気開口部１２１からの暖気が通流しやすくなっている。

ここでミックスドア３０は、暖気と冷気との混合比率を調整するため（温度チューニングをするため）のものである。また配風ドア４０は、混合室１３で混合された空調用空気を、上部吹出流路１４と下部吹出流路１５とに分配するためのものである（混合室１３から吹出される空調用空気を整流して、上方吹出空気および下方吹出空気の吹出風量の配風チューニングをするためのものである。）。またデフベントドア５０は、上部吹出流路１４の通気を整流して、上部吹出流路１４の下流に配設されたベントダクト２１およびデフロストダクト２２からの、それぞれの吹出風量の比率を調整するものである。ミックスドア３０、配風ドア４０およびデフベントドア５０は何れも空気流を整流するために、回転可能になっている。

以上の構成を有する車両用空調ユニット１０では、送風機Ｂから冷気流路１１に供給された空気は、エバポレータＮ１によって冷却されて冷気となり、この冷気の一部が暖気流路１２に導入され、ヒータコアＮ２によって加熱されて暖気となる（図１に示すように、暖気流路１２の上流端は、エバポレータＮ１の下流と冷気開口部１１１との間において、冷気流路１１に接続されている。）。暖気流路１２を通流した空気は、温度が上昇して乾燥する。

冷気開口部１１１を経て混合室１３に流入した冷気と、暖気開口部１２１を経て混合室１３に流入した暖気は、混合室１３で所定の比率で混合されて空調用空気となって、配風ドア４０で整流されて、上部吹出流路１４、または下部吹出流路１５へと流入し、上部吹出流路１４から吹出され、あるいは下部吹出流路１５から吹出される。ここで、上部吹出流路１４から吹出される上方吹出空気は、冷暖房のため上部ダクト２１を経て、たとえばセンタベントおよびサイドベントから吹出され、あるいは車窓の曇り止めのためデフロストダクト２２を経て吹出される。一方、下部吹出流路１５から車室に吹出される下方吹出空気は、たとえばフット側ダクトから吹出されて、搭乗者の主に下肢の暖房に供される。

なおエバポレータＮ１は、空気を冷却する目的を有するものであり、エバポレータに替えて、たとえば冷水などを通流させる冷却装置であってもよい。またヒータコアＮ２は、空気を加熱できる機能を有するものであればよく、たとえば温水によるヒータ、またはジュール熱を利用するヒータなどを用いることができる。

＜ミックスドア（混合手段）＞
図２、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すようにミックスドア３０は、回転軸部３５ａ、３５ｂと、これら回転軸部３５ａ、３５ｂを中心として回転する可動壁部３１と、可動壁部３１よりも回転軸部３５ａ、３５ｂ側に配設された暖気案内流路３２と、回転軸部３５ａ、３５ｂと交わるように配設されて側面視形状が略扇形状をなす２つの側壁部３３とを有している。

ミックスドア３０の回転軸部３５ａ、３５ｂは、図示しない回転軸受部に支持されて可動壁部３１よりも下流に配設されており、可動壁部３１は、冷気開口部１１１と暖気開口部１２１との間で回転可能となっている（図１）。

可動壁部３１で冷気開口部１１１を略塞ぐようにミックスドア３０を変位させると、ミックスドア３０は、冷気開口部１１１の開口面積を最小化する冷気最小化位置に位置づけられる。ここで冷気開口部１１１の開口面積とは冷気流路１１と混合室１３とを連通する面積である。可動壁部３１が冷気最小化位置にあるときには、暖気開口部１２１の開口面積が最も広くなる。

同様に、可動壁部３１で暖気開口部１２１を略塞ぐようにミックスドア３０を変位させると、ミックスドア３０は、暖気開口部１２１の開口面積を最小化する暖気最小化位置に位置づけられる。このときには、冷気開口部１１１の開口面積が最も広くなる。

したがって、ミックスドア３０を冷気最小化位置に変位させることで、混合室１３で混合されて流下する空調用空気の温度を最も高くすることができ、またミックスドア３０を暖気最小化位置に変位させることで、混合室１３から流下する空調用空気の温度を最も低くすることができる。

＜可動壁部＞
可動壁部３１は、その上流側壁面３１１に壁部流路３１１ａおよび通気阻止部３１１ｂを有している（図３（ｂ））。壁部流路３１１ａは、上流側壁面３１１の幅方向の中央部に形成されており、また通気阻止部３１１ｂは、上流側壁面３１１の幅方向の両側部側にそれぞれ形成されている。壁部流路３１１ａの幅は、たとえば１つの通気阻止部３１１ｂの幅に略等しく、したがって可動壁部３１の幅の略三分の一となっている。

通気阻止部３１１ｂは、回転軸部３５ａ、３５ｂを中心とする断面円弧形状の曲面（凸面）であって、たとえば冷気開口部１１１と暖気開口部１２１との間の縁部領域に接して、ミックスドア３０の変位位置にかかわらず、冷気開口部１１１と暖気開口部１２１との間の通気を阻止する。

一方、壁部流路３１１ａは、ミックスドア３０の変位位置にかかわらず、冷気開口部１１１と暖気開口部１２１との間の通気を維持するためのものである。壁部流路３１１ａは、たとえば回転軸部３５ａ、３５ｂを中心とする断面形状が、通気阻止部３１１ｂと同様の凸面で通気阻止部３１１ｂよりも曲率が小さい円弧形状（凸の曲面）、直線をなす面（平面）、または通気阻止部３１１ｂと逆の曲率を有する面（凹の曲面）、あるいはこれらを組み合わせた形状で構成される。

したがって壁部流路３１１ａと通気阻止部３１１ｂとの間には段差が生じる。もちろん壁部流路３１１ａの形状は、冷気開口部１１１と暖気開口部１２１との間の通気を維持するものであれば上記の形状に限定されない。

一方、可動壁部３１の下流側壁面３１２は、両側壁部３３の間において、段差の少ない曲面または平面をなしている。

ミックスドア３０は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、可動壁部３１の冷気開口部１１１側端部に冷気側ドア端部３１ａを、可動壁部３１の暖気開口部１２１側端部に暖気側ドア端部３１ｂを有していてもよい（これら冷気側ドア端部３１ａおよび暖気側ドア端部３１ｂは、さらに側壁部３３に連続して形成されていてもよい。）。

これら冷気側ドア端部３１ａおよび暖気側ドア端部３１ｂによって、ミックスドア３０は、冷気最小化位置において冷気開口部１１１をより確実に閉塞することができ、また暖気最小化位置において暖気開口部１２１をより確実に閉塞することができる。

＜暖気案内流路＞
暖気案内流路３２は、図２および図４（ｂ）に示すように略Ｕ字形状の断面形状を有し、可動壁部３１の下流側壁面３１２側に配設されている。暖気案内流路３２は、略Ｕ字形状の底部３２ｃが可動壁部３１側に配設され、下流側が開口している。

暖気案内流路３２の暖気案内上流端３２ａは可動壁部３１の暖気開口部１２１側に配設され、暖気案内下流端３２ｂは可動壁部３１の冷気開口部１１１側に配設され、暖気案内下流端３２ｂは、暖気案内上流端３２ａよりも可動壁部３１から離間している（暖気案内下流端３２ｂは暖気案内上流端３２ａよりも下流に配設されている。）。

したがって、暖気案内流路３２は、暖気流路１２から混合室１３へと流入し暖気案内上流端３２ａへと到達した暖気を、暖気案内下流端３２ｂへと導いて、冷気流路１１から混合室１３へと流入した冷気に混合することができる。暖気案内流路３２の形状等は、暖気案内上流端３２ａに到達した暖気を混合室１３へと流入した冷気に混合するものであれば上記の形状等に限定されない。

＜混合室における冷気と暖気との混合＞
次に、混合室１３における冷気と暖気との混合などについて説明する。先ず、ミックスドア３０が冷気最小化位置と暖気最小化位置との間にある場合における冷気と暖気との混合などについて説明する。

図５では、ミックスドア３０は、冷気開口部１１１の開口率（冷気開口部１１１の最大開口面積に対する冷気開口部１１１の開口面積の比率）が５０パーセント以下である一方、暖気開口部１２１の開口率が概ね５０パーセント若しくはそれ以上となっている（暖気が冷気よりも多く混合室１３に流入する。）。

このとき、冷気流路１１を通流する冷気流１１２（図６の実線矢印）は、図６に示すように、冷気開口部１１１を通過して混合室１３へと流入する主冷気流１１２ａと、可動壁部３１の壁部流路３１１ａを通過して暖気開口部１２１側へと通流するバイパス冷気流１１２ｂとに分流される。

主冷気流１１２ａは、冷気開口部１１１を通過直後、ミックスドア３０の近傍において流路が拡がるために、ミックスドア３０の近傍を上部吹出流路１４の方向に向け通流する主混合冷気流１１２ｃと、可動壁部３１の下流側壁面３１２（図２および図４（ａ）参照）に沿うようにして通流する副混合冷気流１１２ｄとに分流される。

一方、暖気流路１２を通流する暖気流１１３（図６の破線矢印）は、暖気開口部１２１を通過直後、ミックスドア３０の近傍において流路が拡がるため、ミックスドア３０の近傍を下部吹出流路１５に向け通流する主混合暖気流１１３ａと、暖気案内流路３２に導かれて主混合冷気流１１２ｃに向け通流する副混合暖気流１１３ｂとに分流される。

主混合冷気流１１２ｃと主混合暖気流１１３ａとは、ミックスドア３０の下流で混合することができる。また副混合冷気流１１２ｄは、可動壁部３１の下流側壁面３１２に沿うようにして通流したのち主混合暖気流１１３ａと混合することで、主混合暖気流１１３ａを冷やすことができる。

さて、ミックスドア３０の可動壁部３１の下流側において、副混合冷気流１１２ｄおよび副混合暖気流１１３ｂは、交差・衝突する方向に通流する。しかし、副混合暖気流１１３ｂは、暖気案内流路３２に導かれて通流するため、副混合冷気流１１２ｄとの衝突が略回避される（副混合冷気流１１２ｄおよび副混合暖気流１１３ｂは、互いに衝突せず交差することができる。）。こうして、上部吹出流路１４に向け通流する主混合冷気流１１２ｃに副混合暖気流１１３ｂを混合することができ、また下部吹出流路１５に向け通流する主混合暖気流１１３ａに副混合冷気流１１２ｄを混合することができる。

したがって、上部吹出流路１４および下部吹出流路１５から吹出される空調用空気の温度差が大きくなることを防ぐことができる（適切な温度差とすることができる。）。また暖気開口部１２１近傍において、バイパス冷気流１１２ｂが暖気流１１３と混合して、冷気流１１２と暖気流１１３との間の温度差が緩和されるから、上部吹出流路１４および下部吹出流路１５から吹出される空調用空気の温度差を、より適切な温度差とすることができる。

このように、混合室１３およびその近傍における冷気と暖気との混合は、ロータリー式ミックスドアで一般的に行われている主混合冷気流１１２ｃと主混合暖気流１１３ａとの混合（混合１）と、主混合暖気流１１３ａへの副混合冷気流１１２ｄの混合（混合２）の他に、壁部流路３１１ａによってバイパス冷気流１１２ｂを暖気流１１３へ導く混合（混合３）と、暖気案内流路３２によって副混合暖気流１１３ｂを主混合冷気流１１２ｃへ導く混合（混合４）とがある。そして、混合３と混合４とは双方向性のものだから、冷気を暖気側に混合するといった一方向性の混合とくらべ、上方吹出空気と下方吹出空気の温度差を合理的に調整することができる。

ここで、冷気開口部１１１の開口率を大きくすれば（暖気開口部１２１の開口率を小さくすれば）、上部吹出流路１４および下部吹出流路１５へ向けて通流する空調用空気の温度が低下する。一方、冷気開口部１１１の開口率を小さくすれば（暖気開口部１２１の開口率を大きくすれば）、上部吹出流路１４および下部吹出流路１５へ向けて通流する空調用空気の温度が上昇する。

このように、ミックスドア３０を変位させることで、温度チューニングを行うことができ、両吹出流路から吹出される空調用空気の温度差を適切な温度差とすることができるため、冷気開口部１１１の開口率の変化（暖気開口部１２１の開口率の変化）に対する空調用空気の温度変化はクリティカルではない。すなわち適切な温度チューニングを容易に行うことができる。

ミックスドア３０の下流に配設された配風ドア４０は、混合室１３で混合された空調用空気を整流することで、上部吹出流路１４へと向かう空調用空気の流量を増加あるいは減少させるとともに、下部吹出流路１５へと向かう空調用空気の流量を減少あるいは増加させることができる（配風ドア４０によって、配風チューニングを行うことができる。）。

ここで、上部吹出流路１４は、冷気開口部１１１の上方に配設されて、暖気開口部１２１からの暖気よりも冷気開口部１１１からの冷気が通流しやすくなっている。また、下部吹出流路１５は、冷気開口部１１１よりも暖気開口部１２１に近いところに配設されて、冷気開口部１１１からの冷気よりも暖気開口部１２１からの暖気が通流しやすくなっている。

上部吹出流路１４への空調用空気の流量を増加させるときには（下部吹出流路１５への空調用空気の流量を減少させるときには）、混合室１３と上部吹出流路１４との間の流路が拡大するように配風ドア４０の位置を変位させる。一方、下部吹出流路１５への空調用空気の流量を増加させるときには、混合室１３と上部吹出流路１４との間の流路を狭めるように配風ドア４０の位置を変位させる。

このように、温度チューニングはミックスドア３０の変位によって行われ、そして配風チューニングは配風ドア４０によって行われるから、温度チューニングと配風チューニングとの相互干渉を防ぐことができ（温度チューニングおよび配風チューニングが双方とも容易となる）、しかも快適な頭寒足熱を実現することができる。

なお、バイパス冷気流１１２ｂは、可動壁部３１の通気阻止部３１１ｂを通流できないから、バイパス冷気流１１２ｂの流路幅は、壁部流路３１１ａの幅によって規定される。壁部流路３１１ａに沿って暖気開口部１２１側へと通流するバイパス冷気流１１２ｂに対する通気抵抗は、壁部流路３１１ａの幅、曲面の形状等に依存するから、壁部流路３１１ａの形状を適宜設定することで通気抵抗を定めることができる。

次に、ミックスドア３０が冷気最小化位置にある場合における冷気と暖気との混合などについて説明する。この場合には、冷気流路１１を流れる冷気流１１２は可動壁部３１で阻止され、バイパス冷気流１１２ｂは暖気側ドア端部３１ｂにより阻止されるので、混合室１３に流入するのは、暖気流１１３のみとなる（空調用空気の温度は最も高くなる。）。

空調用空気は、配風ドア４０で整流されて、上部吹出流路１４および下部吹出流路１５へと流入する。センタベントおよびサイドベントから吹出され、あるいは車窓の曇り止めのためデフロストから吹出される上方吹出空気と、フット側ダクトから吹出される下方吹出空気との温度差は、この場合には最小または略ゼロとなる。

すなわち、上方吹出空気および下方吹出空気の温度が何れも最も高くなり、上方吹出空気と下方吹出空気との配風チューニングのみを行うこととなる。

さらに、ミックスドア３０が暖気最小化位置にある場合における冷気と暖気との混合などについて説明する。この場合には、暖気流路１２を流れる暖気流１１３は可動壁部３１で阻止され、混合室１３に流入するのは、冷気流１１２のみとなる（空調用空気の温度は最も低くなる。）。

空調用空気は、配風ドア４０で整流されて、上部吹出流路１４および下部吹出流路１５へと流入する。センタベントおよびサイドベントから吹出され、あるいは車窓の曇り止めのためデフロストから吹出される上方吹出空気と、フット側ダクトから吹出される下方吹出空気との温度差は、この場合にも最小または略ゼロとなる。

すなわち、上方吹出空気および下方吹出空気の温度が何れも最も低くなり、略上方吹出空気と下方吹出空気との配風チューニングのみを行うこととなる。

ミックスドア３０の構成は上述したものに限定されない。例えば、側壁部３３は、その外側壁面３３１に壁部流路３３１ａを有しており、壁部流路３３１ａは、外側壁面３３１自体が回転軸３５ａ、３５ｂの軸線に対して傾斜しており、冷気用ドア端部３１ａと暖気用ドア端部３１ｂとの間が窪んでいる（図７（ａ）、図７（ｂ））。このような形状としたので、ミックスドア３０が冷気最小化位置と暖気最小化位置との間にある場合には、冷気流路１１を通流して混合室１３へと流入する主冷気流１１２ａと、側壁部３３の壁部流路３３１ａを通過して暖気開口部１２１側へと通流するバイパス冷気流１１２ｅとに分流される。そして、暖気流１１３へ導かれ、下方吹出空気を冷やすことができる。一般に、車両用空調ユニットのフット吹出口は、ユニットの左右端部に備えられることが多く、ミックスドア３０の左右の側壁部３３、３３に壁部流路３３１a、３３１ａを設けて暖気流１１３を冷やす機能を付加することは、下方吹出空気を冷やすうえで合理的である。

また、暖気案内通路３２は、通気阻止部３１１ｂと回転軸３５ａ、３５ｂとの間に配置されていることが望ましい。前記したように、暖気案内通路３２は暖気流路１２から混合室１３へと流入し暖気案内上流端３２aへ到達した暖気を、暖気案内下流端３２ｂへと導くものである。ここで、暖気案内上流端３２ａは通気阻止部３１１ｂの回転軸３５ａ、３５ｂ側に位置するので、暖気案内上流端３２ａに到達する暖気流は、ミックスドア３０の位置が変位しても壁部流路３１１ａを通過するバイパス冷気流１１２ｂの影響を受けにくく、従って暖気案内通路３２に温度の高い空気を安定的に導くことができる。

以上説明したとおり、車両用空調ユニット１０は、適切な温度チューニングおよび配風チューニングを実現し、また快適な頭寒足熱の暖房を実現するために、上方吹出空気および下方吹出空気の温度差を適切なものとするとともに、車幅方向における上方吹出空気と下方吹出空気との混合度合を適切に設定することができ、さらに上方吹出空気を暖めて適切な暖房を実現することができる。

なお本発明にかかる車両用空調ユニットは、実施例に記載されたものに限定されるものではなく、それらの趣旨を変更することなく、適宜変形して実施することができる。

本発明にかかる車両用空調ユニットは、工業的に製造および使用などすることができるから、また商業的に販売などすることができるから、本発明は経済的価値を有して産業上利用することができる発明である。

１０ 車両用空調ユニット
１１ 冷気流路
１１１ 冷気開口部
１２ 暖気流路
１２１ 暖気開口部
１３ 混合室
１４ 第１の吹出流路（上部吹出流路）
１５ 第２の吹出流路（下部吹出流路）
３０ 混合手段（ミックスドア）
３１ 可動壁部
３１１ 可動壁部の上流側面
３１１ａ 可動壁部の壁部流路
３１１ｂ 可動壁部の通気阻止部
３１２ 可動壁部の下流側面
３２ 暖気案内流路
３２ａ 暖気案内上流端
３２ｂ 暖気案内下流端
３２ｃ 暖気案内流路の底部
３３ 側壁部
３３１ 側壁部の外側壁面
３３１ａ 側壁部の壁部流路
３５ａ、３５ｂ 回転軸部
４０ 配分調整手段（配風ドア）
Ｂ 送風機
Ｎ１ 冷却手段（エバポレータ）
Ｎ２ 加熱手段（ヒータコア）

Claims (11)

1. 冷気流路と、暖気流路と、前記冷気流路および前記暖気流路の下流に配設されて冷気と暖気とを混合する混合室と、前記混合室の下流に配設された第１の吹出流路と、第２の吹出流路と、前記混合室に配設された混合手段とを備え、
   前記冷気流路と前記混合室とは冷気開口部で連通し、前記暖気流路と前記混合室とは暖気開口部で連通し、
   前記混合手段は、
   前記冷気開口部と前記暖気開口部の開口面積を調整する可動壁部と、
   前記暖気流路からの暖気の一部を前記第１の吹出流路へと導くための暖気案内流路と、
   前記可動壁部に設けられ、前記冷気開口部と前記暖気開口部との間の通気を維持するための壁部流路とを有し、
   前記冷気開口部を前記可動壁部で遮って冷気流入を最小化する冷気最小化位置と、前記暖気開口部を前記可動壁部で遮って暖気流入を最小化する暖気最小化位置との間を変位することができ、
   前記混合手段を変位させることで、前記第１の吹出流路を通流する空気と前記第２の吹出流路を通流する空気との温度差を調整すること
   を特徴とする車両用空調ユニット。
2. 前記混合手段は、回転軸部を有し、
   前記可動壁部は、回転軸部を中心として回転し、
   前記回転軸部が前記可動壁部よりも下流に配設されたこと
   を特徴とする請求項１に記載の車両用空調ユニット。
3. 請求項１または２に記載の車両用空調ユニットにおいて、
   前記可動壁部は、その上流側面に、前記冷気開口部側と前記暖気開口部側との間の通気を阻止するための通気阻止部を、さらに有すること
   を特徴とする車両用空調ユニット。
4. 前記通気阻止部は、前記回転軸部を中心とした断面円弧形状の曲面であり、
   前記壁部流路は、前記通気阻止部よりも曲率の小さな曲面、平面、前記回転軸部に向かって凸な曲面のうち、いずれかであることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調ユニット。
5. 前記暖気案内流路は、暖気案内上流端と暖気案内下流端とを有し、
   前記暖気案内上流端は、前記可動壁部の前記暖気開口部側に配設され、
   前記暖気案内下流端は、前記可動壁部の前記冷気開口部側に配設されたこと
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用空調ユニット。
6. 前記暖気案内流路は、略Ｕ字形状の断面形状を有し、前記暖気案内流路の底部は前記混合手段の前記可動壁部に配設されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の車両用空調ユニット。
7. 前記暖気案内流路は、前記通気阻止部の前記回転軸部の側に配設されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の車両用空調ユニット。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の車両用空調ユニットにおいて、
   前記混合室から前記第１の吹出流路へ流入する空気の量と、前記第２の吹出流路へ流入する空気の量との配分を調整する配分調整手段を、さらに有することを特徴とする車両用空調ユニット。
9. 前記第１の吹出流路を通流する空気の温度が、前記第２の吹出流路を通流する空気の温度より低いことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の車両用空調ユニット。
10. 前記第１の吹出流路を通流した空気は、デフロスト吹出口、センタベント吹出口およびサイドベント吹出口の少なくとも何れか１つの吹出口に向け流れることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の車両用空調ユニット。
11. 前記第２の吹出流路を通流した空気は、前記フット吹出口に向けて流れることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の車両用空調ユニット。

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