JP6201621B2 - 車両用空調ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、車両用空調ユニットに関するものである。
従来、車両用空調ユニットにおいて、上側空気通路と下側空気通路とを仕切る仕切板を有するケーシングと、上側空気通路および下側空気通路を跨ぐように配置されているエバポレータと、上側空気通路および下側空気通路を跨ぐように配置されてエバポレータから吹き出される冷風を加熱するヒータユニットとを備えるものがある(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
このものにおいて、ケーシングのうちヒータユニットの空気流れ下流側の仕切板には、上側空気通路および下側空気通路の間を連通する開口部と、開口部を開閉する切替ドアとが設けられている。
このため、フットモードでは、切替ドアによって開口部を閉じた状態でフット開口部およびフェイス開口部からそれぞれ空調風を吹き出させる。バイレベルモードでは、切替ドアによって開口部を開けた状態でフット開口部およびフェイス開口部からそれぞれ空調風を吹き出させる。つまり、バイレベルモードでは、フットモードに比べて、フット開口部から吹き出す空気温度とフェイス開口部から吹き出す空気温度との間の温度差を大きくするために、上側空気通路から開口部を通して下側空気通路に温風が流通させるようにしている。
特開平9−156348号公報 特開平10−181331号公報
本発明者が特許文献1、2の車両用空調ユニットについて検討したところ、ケーシングのうちヒータユニットの空気流れ下流側において、上側空気通路と下側空気通路との間に圧力差が生じなく、切替ドアによって開口部を開けても、上側空気通路から開口部を通して十分な温風が下側空気通路に流れない。
したがって、バイレベルモードにおけるフット開口部の吹き出し空気温度とフェイス開口部の吹き出し空気温度との間の温度差と、フットモードにおけるフット開口部の吹き出し空気温度とフェイス開口部の吹き出し空気温度との間の温度差とが同一になってしまう。
本発明は上記点に鑑みて、切替ドアによって、上側空気通路からの温風が確実に開口部を通してフット開口部に流れるようにようにした車両用空調ユニットを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、フェイス開口部(15a)と、フェイス開口部よりも下側に設けられるフット開口部(15b)を有して、フェイス開口部およびフット開口部に向けて空気流を流通させる通路を形成するケーシング(11)と、
ケーシング内に配置されて空気流を加熱する加熱用熱交換器(13)と、
ケーシング内のうちフェイス開口部よりも下側に配置されて加熱用熱交換器に対して空気流れ下流側を上側空気通路と下側空気通路とに分離する第1の2層仕切り板(22)と、
ケーシング内のうち第1の2層仕切り板に対して空気流れ下流側に配置されて、第1の2層仕切り板の上側および下側の間を連通する第1の開口部(30)とを備え、
第1の2層仕切り板のうち第1の開口部を形成する開口形成部(22c)よりも下側にフット開口部が配置されており、
ケーシング内のうち第1の2層仕切り板よりも上側に配置されて、加熱用熱交換器に対して空気流れ下流側にて第1の2層仕切り板との間に空気通路を形成する通路仕切り板(23)と、
ケーシング内のうち通路仕切り板に対して空気流れ下流側に設けられて、通路仕切り板の上側および下側の間を連通する第2の開口部(31)と、
第1、第2の開口部を開閉する切替ドア(50)とを備え、
切替ドアが第1の開口部を閉じて第2の開口部を開けた第1の空調モードでは、空気通路内の空気流は、フェイス開口部側に流れるようになっており、
切替ドアが第1の開口部を開けて第2の開口部を閉じた第2の空調モードでは、空気通路内の空気流が、通路仕切り板および切替ドアによってフット開口部側に案内されることを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、第2の空調モードでは、切替ドアによって、加熱用熱交換器から通路仕切り板の間を通して吹き出される温風をフット開口部側に流すことができる。つまり、上側空気通路からの温風が確実に開口部を通してフット開口部に流れるようになる。このため、第2の空調モードでは、第1の空調モードに比べて、フェイス開口部の吹き出し空気温度とフット開口部の吹き出し空気温度との温度差を大きくすることができる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。
本発明の第1実施形態における車両空調装置の空調ユニットの断面図で、バイレベルモードの状態を示す図である。 図1のモードドアおよびその周辺を示す部分断面図である。 図1のヒータコアおよび仕切り板、およびガイド板を示す部分断面図である。 第1実施形態における車両空調装置の空調ユニットの断面図で、フットモードの状態を示す図である。 第1実施形態における車両空調装置の空調ユニットの断面図で、フェイスモードの状態を示す。 第1実施形態におけるフェイスモードおよびバイレベルモードにおいて吹き出し温度およびエアミックスドア位置の関係を示すグラフである。 第1実施形態の比較例におけるフェイスモードおよびバイレベルモードにおいて吹き出し温度およびエアミックスドア位置の関係を示すグラフである。 第1実施形態の比較例における車両空調装置の空調ユニットの断面図である。 本発明の第2実施形態における車両空調装置の空調ユニットの断面図で、バイレベルモードの状態を示す図である。 図9中X−X断面図である。 本発明の第3実施形態における車両空調装置の空調ユニットの断面図で、バイレベルモードの状態を示す図である。 本発明の第4実施形態における車両空調装置の空調ユニットの断面図で、第1のバイレベルモードの状態を示す図である。 第4実施形態における空調ユニットの仕切り板およびガイド板周辺を示す断面図である。 第4実施形態における車両空調装置の空調ユニットの断面図で、第2のバイレベルモードの状態を示す図である。 本発明の第5実施形態における車両空調装置の空調ユニットの断面図で、バイレベルモードの状態を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態における車両空調装置の空調ユニットの断面図で、バイレベルモードの状態を示す。図1において上、下、前、後の各矢印は、当該車両空調装置を車両に搭載した際の方向を示している。
本実施形態の車両用空調装置の通風系は、大別して、空調ユニットと図示しない送風機ユニットとの2つの部分に分かれている。送風機ユニットは、車室内のインストルメントパネル下方部のうち、中央部から助手席側へオフセットして配置されており、これに対し、空調ユニット10は車室内のインストルメントパネル下方部のうち、左右方向の略中央部に配置されている。
送風機ユニットは、上側空気通路と下側空気通路とを仕切り壁で区分けしてなる内外気導入箱を備える。内外気導入箱は、上側空気通路に外気(車室外空気)を導入する外気導入口と、上側空気通路に内気(車室内空気)を導入する内気導入口と、外気導入口および内気導入口のうち少なくとも一方を開ける内外気切替ドアとを備える。内外気導入箱のうち上側空気通路側には、外気導入口からの外気、或いは内気導入口からの内気を導入して空調ユニットの上側空気通路に吹き出す第1の遠心多翼ファンが配置されている。このことにより、送風機ユニットの上側通風路側には、外気および内気のうち一方が導入されることになる。
送風機ユニットのうち下側空気通路に内気を導入する内気導入口が設けられている。内外気導入箱のうち下側空気通路側には、内気導入口からの内気を導入して空調ユニットの下側空気通路に吹き出す第2の遠心多翼ファンが配置されている。このことにより、送風機ユニットの下側通風路側には、内気が導入されることになる。
本実施形態の第1、第2の遠心多翼ファン(シロッコファン)は、第1、第2の遠心多翼ファンを駆動する電動モータとともに、送風機を構成している。
また、空調ユニット10は、本発明の車両用空調ユニットを構成するもので、車室内のインストルメントパネル下方部の略中央部に、車両の前後方向および車両上下方向に対して図1に示す形態で配置されている。空調ユニット10は、ケーシング11内にエバポレータ(冷却用熱交換器)12、ヒータコア(加熱用熱交換器)13を両方とも内蔵している。
エバポレータ12は図1に示すように、車両前後方向が薄型で車両左右方向および天地方向に長手方向が向く扁平形状になっている。エバポレータ12は、ケーシング11内の上側空気通路と下側空気通路と跨ぐように配置されている。エバポレータ12は周知の如く冷凍サイクルの冷媒の蒸発潜熱を空気から吸収してこの空気を冷却するものである。
ヒータコア13は、エバポレータ12に対して空気下側流にて、ケーシング11内の上側空気通路と下側空気通路と跨ぐように配置されている。ヒータコア13は、車両前後方向が薄型で車両左右方向に長手方向が向く扁平形状になっている。ヒータコア13は、下端が上端よりも車両前側になるように天地方向に斜めに配置されている。ヒータコア13はエバポレータ12を通過した冷風を再加熱するものであって、その内部に高温のエンジン冷却水(温水)が流れ、このエンジン冷却水を熱源として空気を加熱するものである。
空調ユニット10の上側空気通路のうちヒータコア13の上側には、バイパス通路14aが設けられている。バイパス通路14aは、エバポレータ12から冷風をヒータコア13をバイパスしてフェイス開口部15a側に流す通路である。
上側空気通路においてバイパス通路14aおよびヒータコア13の空気上流には、エアミックスドア16aが設けられている。本実施形態のエアミックスドア16aは、電動モータによってスライド移動するスライドドアが用いられる。エアミックスドア16aは、上側空気通路において、スライド移動によって、バイパス通路14aを通過する空気量とヒータコア13を通過する空気量との比率を変える。
空調ユニット10の下側空気通路のうちヒータコア13の下側には、バイパス通路14bが設けられている。バイパス通路14bは、エバポレータ12から冷風をヒータコア13をバイパスしてフット開口部15b側に流す通路である。
本実施形態のエアミックスドア16bは、電動モータによってスライド移動するスライドドアが用いられる。エアミックスドア16bは、スライド移動によって、下側空気通路において、バイパス通路14bを通過する空気量とヒータコア13を通過する空気量との比率を変える。
ケーシング11は、車室内に向けて空気が流れる空気通路を形成するものであって、ポリプロピレンのような、ある程度弾性を有し、強度的にも優れた樹脂の成型品からなる。
ケーシング11の前側には、上側空気流入口17aおよび下側空気流入口17bが設けられており、上側空気流入口17aには、後述する上側空気通路に対して上述の送風機ユニットから送風される外気を導く空気流入口である。下側空気流入口17bは、後述する下側空気通路に対して上述の送風機ユニットから送風される内気を導く空気流入口である。なお、以下、上側空気流入口17aおよび下側空気流入口17bを総称して空気流入口17a、17bともいう。
ケーシング11内には、仕切り板20、21、22が設けられている。仕切り板20、21、22は、ケーシング11内を上側空気通路と下側空気通路とに分離する。
仕切り板20は、空気流入口17a、13bとエバポレータ12との間に配置されている。仕切り板21は、エバポレータ12とヒータコア13との間に配置されている。
仕切り板21は、板部21a、21bから構成されるもので、車両左右方向から視てL字状に形成されている。具体的には、板部21aは、車両後側に向かうほど車両下側に向かうように傾斜している。これにより、板部21aは、下側空気通路にて、エバポレータ12を通過した空気を下側に案内する冷風ガイドを構成する。板部21bは、板部21aの車両後側に配置されて板部21aに対して直交している。つまり、板部21bは、板部21aから斜め上側に突起するように形成されている。板部21bは、上側空気通路にて、エバポレータ12を通過した空気を上側に案内する冷風ガイドを構成する。
仕切り板22は、ヒータコア13に対して空気下流側に配置されている第1の二相仕切り板である。仕切り板22は、上側空気通路と下側空気通路とに分離するもので、板部22a、22bから構成されている。板部22aは、車両左右方向に広がる板状に形成されて、かつ車両後方に進むほど上側に向かうように傾斜している。板部22bは、板部22aに対して車両後側において車両左右方向に広がる板状に形成されて、かつ車両後方に進むほど下側に向かうように傾斜している。
ケーシング11内のうち仕切り板22に対して車両後側には、開口部30が形成されている。開口部30は、仕切り板22とケーシング11の後壁40との間に配置されて、上側空気通路および下側空気通路の間を連通する。ケーシング11の後壁40は、後述するフット開口部30よりも上側に形成されている。
ケーシング11内のうち仕切り板22に対して上側には、車両左右方向に広がる板状に形成されている仕切り板23が設けられている。仕切り板23は、ヒータコア13に対して空気下流側において、上側空気通路を上側と下側に区分けする通路仕切り板である。
仕切り板23と仕切り板22とは、上側空気通路においてヒータコア13から吹き出される温風を車両後方側に流通させる温風通路を構成する。温風通路の温風入口25aが温風通路の温風出口25bよりも大きくなるように仕切り板23、22が構成されている。
具体的には、仕切り板23のうち空気流れ上流側(車両前側)は、仕切り板23のうち空気流れ下流側(車両後側)に比べて上側に位置する。仕切り板23は、板状に形成されている板部23a、23bから構成されている。板部23aは、車両後方に進むほど下側に向かうように傾斜している。板部23bは、板部23aに対して車両後側に配置されて、車両後方に進むほど下側に向かうように傾斜している。板部23aの傾斜角度は、板部23bの傾斜角度よりも大きくなっている。傾斜角度とは、板部(23a、23b)が車両前後方向に対して時計回り方向に成す角度のことである。
仕切り板23の板部23a、23bは、車両後方に向かうほど上記温風通路の断面積を徐々に小さくするように配置されている。仕切り板23の板部23a、23bは、板部23a、23bの間を通過した温風を下側(すなわち、フット開口部15b側)にガイドする。
ケーシング11内のうち仕切り板23に対して上側には、ガイド板24が設けられている。ガイド板24は、車両左右方向に広がるとともに、仕切り板23の車両後方側から上側でかつ前側に延びる板状に形成されている。すなわち、ガイド板24は、車両上下方向(天地方向)に対して車両前方に傾くように配置されている。ガイド板24は、温風通路の温風出口25bから吹き出される温風をフェイス開口部15a側にガイドする。
ケーシング11内のうち仕切り板23の車両後方側とガイド板24の車両後方側との間には、開口端部26が設けられている。開口端部26は、後壁40との間で開口部31を形成している。開口端部26は、車両前方で、かつ上側に凸になる円弧状に形成されている(図2参照)。このことにより、モードドア50の回転に伴って、開口端部26の端部26a、26bの間をモードドア50のドア本体50a(図2参照)のうち開口端部26側が移動する際に、モードドア50が開口部31を閉じた状態で、開口端部26とモードドア50のドア本体50a(図2参照)のうち開口端部26側との間のクリアランスC1が一定の大きさになる。
本実施形態のモードドア50としては、板ドアが用いられている。より具体的には、モードドア50としては、板状に形成されているドア本体50の面方向中央部に回転軸50bが配置されている、いわゆる“バタフライドア”が用いられている。なお、モードドア50としては、バタフライドアに限らず、板状の板ドア本体の面方向一端側に回転軸が設けられている、いわゆる“片持ちドア”を用いてもよい。
図3に示すように、ヒータコア13の空気流出面13aのうちその上側と仕切り板23との間の寸法L1よりも、ヒータコア13の空気流出面13aのうち仕切り板22、23の間の寸法L2の方が、大きくなっている。空気流出面13aは、ヒータコア13から温風が吹き出される面である。
具体的には、空気流出面13aは、ヒータコア13のうち空気流れ下流側の面のうち支持部材13a、13b(図3参照)によって覆われる部分を除いた領域である。支持部材13a、13bはヒータコア13を上下方向から支える部材である。
ここで、仕切り板23、開口端部26、およびガイド板24は、ヒータコア13の空気流出面13aのうち上側領域を覆うように形成される。ガイド板24のうち上側端部とヒータコア12との間は、ヒータコア12のうち仕切り板23よりも上側を通過した温風をデフロスタ開口部15c側に吹き出す吹出口28が形成されている。吹出口28から吹き出される温風は、ガイド板24によって、前側でかつ上側に案内される。
図1のケーシング11内のうちヒータコア13の上側には、デフロスタ開口部15cが設けられている。デフロスタ開口部15cは上側に開口している。デフロスタ開口部15cは、ダクトを介してデフロスタ吹き出し口に連通している。デフロスタ吹き出し口は、フロントガラスの内表面に空調風を吹き出す。
ケーシング11内のうちヒータコア13の上側には、ケーシング11に対して回転自在に支持されているモードドア52が設けられている。モードドア52は、その回転に伴ってデフロスタ開口部15cを開閉する。本実施形態のモードドア52としては、板状の板ドア本体の面方向一端側に回転軸が設けられている、いわゆる“片持ちドア”が用いられている。
ここで、ケーシング11内のうちエアミックスドア16aの上側には、冷風ガイド27が設けられている。冷風ガイド27は、エバポレータ12の上端側から車両後側に延出し、かつ車両左右方向に広がる板状に形成されている。冷風ガイド27のうち車両後方側27aは下側でかつ車両後側に突起している。このことにより、上側空気通路のうちエバポレータ12からバイパス通路14a側に吹き出される冷風を下側にガイドする。
ケーシング11内のうちヒータコア13の上側においてデフロスタ開口部15cに対して車両後側には、フェイス開口部15bが設けられている。フェイス開口部15bは、上側に開口している。フェイス開口部15bは、ダクトを介してフェイス吹き出し口に連通している。フェイス吹き出し口は、前部座席の乗員の上半身側に空調風を吹き出す。
ケーシング11内のうち仕切り板22、23の上側には、ケーシング11に対して回転自在に支持されているモードドア51が設けられている。モードドア51は、その回転に伴って、フェイス開口部15bを開閉する。本実施形態のモードドア51としては、板状の板ドア本体の面方向中央部に回転軸が設けられている、いわゆる“バタフライドア”が用いられている。
ケーシング11内のうち車両後側には、フット開口部15bが設けられている。フット開口部15bは、車両後側で若干下側に開口している。フット開口部15bは、ダクトを介してフット吹き出し口に連通している。フット開口部15bは、前部座席の乗員の下半身側に空調風を吹き出す。ここで、フット開口部15bは、仕切り板22のうち開口部30を形成する開口形成部22cよりも下側に設けられている。開口形成部22cは、仕切り板22のうち空気流れ下流側に位置する。
ケーシング11内のうち仕切り板22、23よりも車両後側には、ケーシング11に対して回転自在に支持されているモードドア50が設けられている。モードドア50は、開口部30、31、およびフット開口部15bのうちいずれか1つの開口部を閉じて、残りの2つの開口部を開ける。なお、本実施形態のモードドア50、51、52は、それぞれ、図示しないリンク機構を介してサーボモータに接続されている。
ケーシング11内のうちフット開口部15bのよりも下側に形成されている下壁41は、ヒータコア13を下側から覆うように形成されている。ケーシング11内の後壁40は、フット開口部15b側からフェイス開口部15a側に近づくほど、車両前側に向かうように傾斜している。このことにより、開口部31を通過した空気流をフェイス開口部15a側にガイドする。
次に、本実施形態の作動について説明する。
まず、送風機ユニットから外気を上側空気流入口17aを通してケーシング11の上側空気通路に流す。そして、送風機ユニットから内気を下側空気流入口17bを通してケーシング11の下側空気通路に流す。このため、ケーシング11のうち上側空気通路に流れる外気はエバポレータ12により冷却される。このため、上側空気通路においてエバポレータ12から冷風が吹き出される。そして、ケーシング11のうち下側空気通路に流れる内気はエバポレータ12により冷却される。このため、下側空気通路においてエバポレータ12から冷風が吹き出される。
この状態で、モードドア50、51、52を駆動してフェイスモード、バイレベルモード、フットモードを実施する。
以下フェイスモード、バイレベルモード、フットモードについて、図1、図4、図5を参照してそれぞれ個別に説明する。
(バイレベルモード)
このモードでは、図1に示すように、モードドア52がデフロスタ開口部15cを閉じて、モードドア51がフェイス開口部15aを開ける。モードドア50が開口部31を閉じて、開口部30およびフット開口部15bを開ける。
ここで、下側空気通路のうちエバポレータ12からバイパス通路14bを通過した冷風は、矢印A1如く、下壁41に沿って車両後側で上向きに進む。下側空気通路のうちエバポレータ12からヒータコア13を通過してヒータコア13から吹き出される温風は、矢印A2如く、仕切り板22にガイドされて後側に下向きに流れる。このように流れる温風と冷風とは混合されて空調風として矢印A3の如く、フット開口部15b内を通過して車室内に吹き出される。
上側空気通路のうちエバポレータ12からヒータコア13を通過して仕切り板22、23の間の温風通路内を流れる温風は、矢印A4如く、フット開口部15b側に流れる。このとき、温風通路内の温風は、仕切り板23およびモードドア30によってフット開口部15b内にガイドされる。このようにガイドされた温風は上記混合風に混合されて空調風としてフット開口部15bから吹き出される。
上側空気通路のうちエバポレータ12からヒータコア13を通過してヒータコア13のうち仕切り板23よりも上側から吹出口28を通して吹き出される温風は、ガイド板24によってガイドされて、矢印A5の如く、上側に流れる。
上側空気通路のうちエバポレータ12からバイパス通路14aを通過した冷風は、矢印A6の如く、冷風ガイド27によって車両後方でやや下向きに流れる。このように流れる冷風と、仕切り板23によってガイドされて上側に流れる温風とは混合されて空調風として矢印A7の如くフェイス開口部15a内を通過して車室内に吹き出される。
このようにフェイス開口部15aとフット開口部15bとから空調風が吹き出されることになる。
(フットモード)
このモードでは、図4に示すように、モードドア52がデフロスタ開口部15cを若干開け、モードドア51がフェイス開口部15aを若干開ける。モードドア50が開口部30を閉じて、開口部31およびフット開口部15bをそれぞれ開ける。
ここで、下側空気通路のうちエバポレータ12からバイパス通路14bを通過して矢印A1の如く流れる冷風と、下側空気通路のうちエバポレータ12からヒータコア13を通過して仕切り板22にガイドされて矢印A2の如く流れる温風とは混合されて矢印A3の如くフット開口部15b内に流れる。
上側空気通路のうちエバポレータ12からヒータコア13を通過して仕切り板22、23の間の温風通路内を流れる温風は、後壁40とガイド板24とによってガイドされて、矢印A4a如く、フェイス開口部15a側とデフロスタ開口部15c側とに流れる。
上側空気通路のうちエバポレータ12からバイパス通路14aを通過した冷風は、矢印A6の如く、冷風ガイド27によって車両後方でやや下向きに流れる。このように流れる冷風と、後壁40とガイド板24とによってガイドされて上側に流れる温風とは混合されて空調風となる。この空調風の一部は矢印A7aの如くフェイス開口部15aに流れる。空調風の残りは矢印A7bの如くデフロスタ開口部15cに流れる。
このようにフェイス開口部15a、フット開口部15b、およびデフロスタ開口部15cから空調風が吹き出されることになる。
(フェイスモード)
このモードでは、図5に示すように、モードドア52がデフロスタ開口部15cを閉じて、モードドア51がフェイス開口部15aを開ける。モードドア50が開口部30、31を開けて、フット開口部15bを閉じる。
ここで、下側空気通路のうちエバポレータ12からバイパス通路14bを通過した冷風は、下壁41、後壁40、およびガイド板24によってガイドされて矢印A1aの如く、フェイス開口部15a側に流れる。
このとき、下側空気通路のうちエバポレータ12からヒータコア13を通過して矢印A2aの如くヒータコア13から吹き出される温風は矢印A1aの冷風に合流する。
上側空気通路のうちエバポレータ12からヒータコア13を通過して仕切り板22、23の間の温風通路内を矢印A4a如く流れる温風は矢印A1aの冷風に合流する。上側空気通路のうちエバポレータ12からヒータコア13を通過して吹出口28から吹き出される温風は、ガイド板24によってガイドされて矢印A5a如く上側に向かって矢印A1aの冷風に合流する。さらに、上側空気通路のうちエバポレータ12からバイパス通路14aを通過した後に冷風ガイド27によってガイドされて矢印A6の如く流れる冷風は、矢印A1aの冷風に合流する。
このように冷風と温風とが合流した空調風がフェイス開口部15a側に流れる。これにより、フェイス開口部15aから車室内に空調風が吹き出されることになる。
以上説明した本実施形態によれば、ケーシング11は、フェイス開口部15aと、フェイス開口部15aよりも下側に設けられているフット開口部15bを有して、フェイス開口部15aおよびフット開口部15bに向けて空気流を流通させる通路を形成する。ヒータコア13は、ケーシング11内に配置されてエバポレータ12からの冷風を加熱する。仕切り板22は、ケーシング11内のうち、フェイス開口部15aよりも下側に配置されてヒータコア13に対して空気下流側を上側空気通路と下側空気通路とに分離する。ケーシング内のうち開口部30は、仕切り板22に対して空気流れ下流側に配置されて、仕切り板22の上側および下側の間を連通するように形成されている。フット開口部15bは、仕切り板22のうち開口部30を形成する開口形成部22cよりも下側に配置されている。仕切り板23は、ケーシング11内のうち仕切り板22よりも上側に配置されて、ヒータコア13に対して空気流れ下流側にて仕切り板22との間に温風通路を形成する。開口部31は、ケーシング11内のうち仕切り板23に対して空気流れ下流側に設けられて仕切り板23の上側および下側の間を連通する。
ここで、モードドア50が開口部30を閉じて開口部31を開けたフットモード(すなわち、第1の空調モード)では、仕切り板22、23の間の温風通路内の温風が、フェイス開口部15a側に流れる。モードドア50が開口部30を開けて開口部31を閉じたバイレベルモード(すなわち、第2の空調モード)では、仕切り板22、23の間の温風通路内の温風が、仕切り板23およびモードドア50によってフット開口部15b側に案内される。したがって、モードドア50によって、ヒータコア13から十分な温風を上側空気通路から開口部30を通してフット開口部15bに流すことができる。これにより、バイレベルモードでは、フットモードに比べて、フェイス開口部15aの吹き出し空気温度とフット開口部15bの吹き出し空気温度との温度差を大きくすることができる。これにより、上半身に吹き出される空気温度を高くし、下半身に吹き出される空気温度を低くする、いわゆる“頭寒足熱”を実施することができる。
以上により、バイレベルモード、フットモードにおいて、フェイス開口部15aの吹き出し空気温度とフット開口部15bの吹き出し空気温度との温度差のコントロール性を向上することができる。
以下、上記温度差のコントロール性について本実施形態の空調ユニット10と比較例としての空調ユニット10Aとの比較について説明する。
図6(a)、(b)では、本実施形態の空調ユニット10において、鎖線は、フェイス開口部15aの吹き出し空気温度とエアミックスドア16a、16bの位置との関係を示すグラフである。実線は、フット開口部15bの吹き出し空気温度とエアミックスドア16a、16bの位置との関係を示すグラフである。
図6(a)は、バイレベルモード時のグラフを示し、図6(b)は、フットモード時のグラフを示している。
図7(a)(b)では、比較例としての空調ユニット10Aにおいて、鎖線は、フェイス開口部15aの吹き出し空気温度とエアミックスドア16a、16bの位置との関係を示すグラフである。実線は、フット開口部15bの吹き出し空気温度とエアミックスドア16a、16bの位置との関係を示すグラフである。
図7(a)は、バイレベルモード時のグラフを示し、図7(b)は、フットモード時のグラフを示している。
なお、比較例としての空調ユニット10Aは、図8に示すように、本実施形態の空調ユニット10から仕切り板21、22、ガイド板24、および開口端部26を外した構成にしたものである。
以上により、空調ユニット10では、空調ユニット10Aに比べて、バイレベルモードにおけるフェイス開口部15aの吹き出し空気温度とフット開口部15bの吹き出し空気温度との温度差を大きくなることが分かる。
ここで、図8の比較例としての空調ユニット10Aでは、下側空気通路のうちバイパス通路14bを通過した冷風は、下壁41、およびモードドア50によりガイドされて矢印A1aの如く上側で前向きに流れる。このように流れる冷風の一部は、矢印E1の如く、仕切り板22の上側でヒータコア13側に流れて再加熱される恐れがある。
これに対して、本実施形態では、ヒータコア13のうち仕切り板22の上側を仕切り板21、22、ガイド板24、および開口端部26によって覆うように形成されている。このため、バイパス通路14bから流れる冷風が仕切り板22の上側でヒータコア13側に流れることを抑制することができる。
本実施形態では、仕切り板22、23の間の温風通路の断面積がヒータコア13から離れるほど小さくなるように仕切り板23が形成されている。このため、温風通路を通過する温風の風速を高くすることができる。したがって、仕切り板22、23の間の温風通路から温風を確実に開口部30を通してフット開口部15bに流すことができる。
本実施形態では、仕切り板23は、ヒータコア13から離れるほどフット開口部15bに近づくように形成されている。したがって、仕切り板22、23の間の温風通路から温風をより確実にフット開口部15bに案内することができる。
本実施形態では、ヒータコア13の空気流出面13aのうち上側と仕切り板23との間の寸法L1よりも、空気流出面13aのうち仕切り板22、23の間の寸法L2の方が大きくなっている。したがって、空気流出面13aのうち上側と仕切り板23との間を通過する温風量よりも、空気流出面13aのうち仕切り板22、23の間を通過する温風量の方が多くなる。このため、仕切り板22、23の間の温風通路から多くの温風をフット開口部15bに流すことができる。よって、フェイス開口部15aの吹き出し空気温度とフット開口部15bの吹き出し空気温度との温度差をより一層大きくすることができる。
本実施形態では、モードドア50が回転して開口端部26のうちガイド板側26bと仕切り板側26aとの間を板ドア本体50aのうち開口端部側が移動する際に、板ドア本体50aおよび開口端部26の間のクリアランスが一定の大きさになる。したがって、モードドア50が開口部31を閉じた状態で、開口端部26のうちガイド板側26bと仕切り板側26aとの間で板ドア本体50aのうち開口端部側がずれても、クリアランスが一定の大きさになり、開口端部26とモードドア50との間の隙間を通過する温風量が一定量になる。このため、フェイス開口部15aの吹き出し空気温度とフット開口部15bの吹き出し空気温度との温度差が変化しない。
本実施形態では、ガイド板24が車両後側から車両前側に向かうほど上側に進むように傾斜されている。このため、ヒータコア13のうち仕切り板23よりも上側を通過した温風を上側に流れるようにガイドする。したがって、このガイドされた温風とバイパス通路14aを流れる冷風とを衝突させ易くなり、温風と冷風との混合性を向上させることができる。
本実施形態では、図5のフェイスモードでは、バイパス通路14bを通過した冷風に対して符号C1、C2、C3で示す3つの箇所で温風が衝突する。このため、冷風と温風との混合性を向上させることができる。
なお、C1は、矢印A5aの如く吹出口28から吹き出される温風と冷風とが衝突するポイントである。C2は、矢印A4aの如くヒータコア13のうち仕切り板22、23の間から吹き出される温風と冷風とが衝突するポイントである。C3は、矢印A2aの如くヒータコア13のうち仕切り板22の下側から吹き出される温風と冷風とが衝突するポイントである。
(第2実施形態)
本第2実施形態では、上記第1実施形態において、モードドア50が開口部31を閉じた状態で、バイパス通路14bを通過した冷風をモードドア50をバイパスしてフェイス開口部15a側に流すようにした例について説明する。
図9に本発明の第2実施形態の空調ユニット10の断面図を示す。図10に図9中X−X断面図を示す。
本実施形態の空調ユニット10には、冷風バイパス通路60a、60b、およびガイド板61a、61bが設けられている。冷風バイパス通路60a、60bは、モードドア50が開口部31を閉じた状態で、バイパス通路14bを通過した冷風をモードドア50をバイパスして上側に流すための通路である。
冷風バイパス通路60aは、右壁11aとモードドア50との間に構成されている。冷風バイパス通路60bは、左壁11aとモードドア50との間に構成されている。右壁11aは、ケーシング11のうち車両左右方向右側に形成されている壁である。左壁11bは、ケーシング11のうち車両左右方向左側に形成されている壁である。
ガイド板61a、61bは、ケーシング11のうちモードドア50に対して空気流れ上流側に配置されている。ガイド板61aは、車両左右方向右側に配置されて、右壁11aとの間に冷風通路62aを構成する。冷風通路62aは、エバポレータ12から吹き出される冷風の一部を冷風バイパス通路60aに導く通路である。ガイド板61bは、車両左右方向左側に配置されて、左壁11bとの間に冷風通路62bを構成する。冷風通路62bは、エバポレータ12から吹き出される冷風の一部を冷風バイパス通路60bに導く通路である。
このように構成される本実施形態では、バイレベルモードにおいて、モードドア50が開口部31を閉じた状態で、エバポレータ12から吹き出される冷風の一部は、バイパス通路14bおよび冷風通路62aを通過した後に、ガイド板24および後壁40によってガイドされてフェイス開口部15c側に流れる。さらに、エバポレータ12からバイパス通路14bおよび冷風通路62bを通過した冷風は、ガイド板24および後壁40によってガイドされてフェイス開口部15c側に流れる。
以上説明した本実施形態によれば、バイレベルモードにおいて、モードドア50が開口部31を閉じた状態で、エバポレータ12から吹き出される冷風を冷風通路62a、62bを通してフェイス開口部15a側に流すことができる。したがって、フェイス開口部15aの吹き出し空気温度を低下させることができる。これにより、バイレベルモードにおける温度差とフットモードにおける温度差を大きくすることができる。温度差とは、フェイス開口部15aの吹き出し空気温度とフット開口部15bの吹き出し空気温度との間の温度差のことである。
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、モードドア50が開口部31を閉じた状態でモードドア50の停止位置が変化しても開口端部26とモードドア50との間のクリアランスが一定になるように開口端部26を形成した例について説明したが、これに代えて、本第3実施形態では、開口端部26とモードドア50の停止位置によって開口端部26とモードドア50との間のクリアランスが変化するようにした例について説明する。
図11は、本実施形態の空調ユニット10の断面図であって、バイレベルモードを示す図である。
本実施形態の空調ユニット10と上記第1実施形態の空調ユニット10とでは、開口端部26が相違する。本実施形態の開口端部26は、端部260、261から構成されている。端部260は、仕切り板23側に配置されている。端部261は、ガイド板24側に配置されている。
ここで、端部260とモードドア50のドア本体50aのうち開口端部26側との間のクリアランスC2は、端部261とモードドア50のドア本体50aのうち開口端部26側との間のクリアランスC3に比べて小さくなっている。
なお、本実施形態と上記第1実施形態とで、開口端部26以外の構成は共通するため、その説明は省略する。
このように構成される本実施形態では、第1のバイレベルモードでは、開口端部26の端部260にモードドア50のドア本体50aが対向した状態で、モードドア50が開口部31を閉じている。第2のバイレベルモードでは、開口端部26の端部261にモードドア50のドア本体50aが対向した状態で、モードドア50が開口部31を閉じている。
以上説明した本実施形態によれば、開口端部26が端部260、261から構成されている。モードドア50は、端部260、261に対応する第1、第2の停止位置を有する。そして、第1のバイレベルモードのクリアランスC2に比べて、第2のバイレベルモードのクリアランスC3が大きくなる。したがって、第2のバイレベルモードでは、第1のバイレベルモードに比べて、仕切り板22、23の間の温風通路から開口端部26とモードドア50との間を通過する温風量が増加する。
これに伴い、第2のバイレベルモードでは、第1のバイレベルモードに比べて、仕切り板22、23の間の温風通路から開口端部26を通してフェイス開口部15aに流れる温風量を増やし、フット開口部15bに流れる温風量を減らすことができる。これにより、第1のバイレベルモードと第2のバイレベルモードとで温度差を変えることができる。温度差は、フェイス開口部15aの吹き出し空気温度とフット開口部15bの吹き出し空気温度との間の温度差である。
(第4実施形態)
本第4実施形態では、上記第1実施形態において、仕切り板22、23の間に新たな仕切り板を配置した例について説明する。
図12に本発明の第4実施形態の空調ユニット10の断面図を示す。
本実施形態の空調ユニット10は、図1の空調ユニット10に対して仕切り板29が追加されたものである。仕切り板29は、後壁40との間に開口部32を形成する第2の2層仕切り板である。仕切り板29は、仕切り板22、23の間に配置されて、車両左右方向に広がる板状に形成されている。仕切り板29、22の間には、ヒータコア13から吹き出される温風をフット開口部15b側に流す空気通路を構成する。仕切り板29、23の間には、ヒータコア13から吹き出される温風をフット開口部15b側に流す空気通路を構成する。
具体的には、仕切り板29は、板部29a、29bから構成されている。板部29aは、車両後側に進むほど下側に向かうように傾斜している。板部29bは、板部29aに対して車両後側に配置されている。板部29bは、車両後側に進むほど下側に向かうように傾斜している。板部29aの傾斜角度よりも、板部29bの傾斜角度の方が大きくなっている。傾斜角度とは、板部(29a、29b)が車両前後方向に対して時計回り方向に成す角度のことである。
突起部29cは、板部29bに対して車両後側に配置されて仕切り板23側に突起する。突起部29cは、開口部32を形成する開口形成部を構成するもので、仕切り板23、29の間の温風通路の空気出口を絞ることになる。このため、仕切り板23、29の間の空気通路において温風入口が温風出口よりも大きくなっている。さらに、仕切り板22、29の間の温風通路において、温風入口が温風出口よりも大きくなっている。
本実施形態のガイド板24は、図13に示すように、板部24a、24bを備える。板部24aは、開口部31側から車両前側に向かって上向きに進むように傾斜されている。板部24bは、板部24a側から車両前側に向かって上向きに進むように傾斜されている。板部24aの傾斜角度よりも、板部24bの傾斜角度の方が大きくなっている。傾斜角度とは、板部(24a、24b)が車両前後方向に対して時計回り方向に成す角度のことである。
本実施形態のモードドア50は、開口部30、31、32、フット開口部15bをそれぞれ開閉する。
このように構成される本実施形態では、図12に示す第3のバイレベルモードでは、モードドア50が開口部31を閉じて、開口部30、32、およびフット開口部15bを開ける。この場合、ヒータコア13から仕切り板23、29の間の温風通路を通過した温風は、仕切り板23およびモードドア50によってガイドされて、フット開口部15bに流れる。ヒータコア13から仕切り板22、29の間の温風通路を通過した温風は、仕切り板29およびモードドア50によってガイドされて、フット開口部15bに流れる。このように仕切り板22、29の間の温風通路からの温風と仕切り板29、23の間の温風通路からの温風とがフット開口部15bに流れる。
図14に示す第4のバイレベルモードでは、モードドア50が開口部32を閉じて、開口部30、31、およびフット開口部15bを開ける。この場合、ヒータコア13から仕切り板23、29の間の温風通路を通過した温風は、後板40とガイド板24とにガイドされて、フェイス開口部15a側に流れる。
一方、ヒータコア13から仕切り板22、29の間の温風通路を通過した温風は、仕切り板29およびモードドア50によってガイドされて、フット開口部15bに流れる。
以上説明した本実施形態によれば、仕切り板29が仕切り板22、23の間に配置されている。このため、モードドア50が開口部31を閉じる第3のバイレベルモードとモードドア50が開口部32を閉じる第4のバイレベルモードとで、温度差を変えることができる。温度差は、フェイス開口部15aの吹き出し空気温度とフット開口部15bの吹き出し空気温度との間の温度差である。
(第5実施形態)
上第1〜第4実施形態では、開口部30、31、およびフット開口部15bを1つのモードドア50によって開閉するようにした例について説明したが、これに代えて、本第5実施形態では、開口部30、31と、フット開口部15bとをそれぞれ別々のドアによって開閉するようにした例について説明する。
図14に本発明の第5実施形態の空調ユニット10の断面図を示す。
本実施形態の空調ユニット10では、図1のモードドア50に代えて、モードドア50a、50bが設けられている。モードドア50aは、開口部30、31のうち一方の開口部を開けて、残りの開口部を閉じる。モードドア50bは、フット開口部15bを開閉する。モードドア50a、50bとしては、いわゆる“片持ちドア”が用いられている。
なお、本実施形態の空調ユニット10において、モードドア50a、50b以外の構成は、上記第1実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
(他の実施形態)
上第4実施形態では、空調ユニット10において、第2の2層仕切り板としての仕切り板29を1つ用いた例について説明したが、これに代えて、空調ユニット10において、仕切り板29を2つ以上用いてもよい。
上第1〜第4実施形態では、モードドア15a、15b、15cとして、板ドアを用いた例について説明したが、ロータリドア、スライドドア等の各種のドアを用いてもよい。
上第1〜第4実施形態では、送風機ユニットとしては、空調ユニット10の上側空気通路に外気および内気のいずれか一方を送風し、空調ユニット10の下側空気通路に内気を送風するものを用いた例について説明したが、これに限らず、上側空気通路および下側空気通路に区別なく、空調ユニット10に外気、或いは内気を送風する送風機ユニットを用いてもよい。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
10 空調ユニット
11 ケーシング
12 エバポレータ(冷却用熱交換器)
13 ヒータコア(加熱用熱交換器)
22 仕切り板(第1の2層仕切り板)
22c 開口形成部
30 開口部(第1の開口部)
31 開口部(第2の開口部)
50 モードドア(切替ドア)

Claims (13)

  1. フェイス開口部(15a)と、前記フェイス開口部よりも下側に設けられるフット開口部(15b)を有して、前記フェイス開口部および前記フット開口部に向けて空気流を流通させる通路を形成するケーシング(11)と、
    前記ケーシング内に配置されて前記空気流を加熱する加熱用熱交換器(13)と、
    前記ケーシング内のうち前記フェイス開口部よりも下側に配置されて前記加熱用熱交換器に対して空気流れ下流側を上側空気通路と下側空気通路とに分離する第1の2層仕切り板(22)と、
    前記ケーシング内のうち前記第1の2層仕切り板に対して空気流れ下流側に配置されて、前記第1の2層仕切り板の上側および下側の間を連通する第1の開口部(30)と、を備え、
    前記第1の2層仕切り板のうち前記第1の開口部を形成する開口形成部(22c)よりも下側に前記フット開口部が配置されており、
    前記ケーシング内のうち前記第1の2層仕切り板よりも上側に配置されて、前記加熱用熱交換器に対して空気流れ下流側にて前記第1の2層仕切り板との間に空気通路を形成する通路仕切り板(23)と、
    前記ケーシング内のうち前記通路仕切り板に対して空気流れ下流側に設けられて、前記通路仕切り板の上側および下側の間を連通する第2の開口部(31)と、
    前記第1、第2の開口部を開閉する切替ドア(50)と、を備え、
    前記切替ドアが前記第1の開口部を閉じて前記第2の開口部を開けた第1の空調モードでは、前記空気通路内の空気流は、前記フェイス開口部側に流れるようになっており、
    前記切替ドアが前記第1の開口部を開けて前記第2の開口部を閉じた第2の空調モードでは、前記空気通路内の空気流が、前記通路仕切り板および前記切替ドアによって前記フット開口部側に案内されることを特徴とする車両用空調ユニット。
  2. 前記第1の2層仕切り板および前記通路仕切り板の間の空気通路の断面積が前記加熱用熱交換器から離れるほど小さくなるように前記通路仕切り板が形成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ユニット。
  3. 前記通路仕切り板は、前記加熱用熱交換器から離れるほど前記フット開口部に近づくように形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調ユニット。
  4. 前記加熱用熱交換器の空気流れ下流側に形成される空気流出面のうちその上側と前記通路仕切り板との間の第1寸法(L1)よりも、前記空気流出面のうち前記通路仕切り板および前記第1の2層仕切り板の間の第2寸法(L2)の方が大きくなるように前記通路仕切り板が形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用空調ユニット。
  5. 前記切替ドアは、板状に形成されている板ドア本体(50a)と、前記板ドア本体に設けられて前記ケーシングに対して回転自在に支持されている軸(50b)とを備えており、
    前記板ドア本体は、前記軸を中心として回転して前記第1、第2の開口部を開閉するものであり、
    前記ケーシング内のうち前記通路仕切り板よりも上側で前記第2の開口部を通過した空気流を前記フェイス開口部側に案内するガイド板(24)と、
    前記通路仕切り板のうち前記第2の開口部側と前記ガイド板との間に配置されて前記第2の開口部を形成する開口端部(26)とを備え、
    前記板ドア本体が前記軸を中心として回転することにより、前記板ドア本体が前記第1の開口部を開けて前記第2の開口部を閉じた状態で、前記開口端部のうち前記ガイド板側と前記通路仕切り板側との間を前記板ドア本体のうち前記開口端部側が移動するようになっ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つに記載の車両用空調ユニット。
  6. 前記板ドア本体の回転に伴って前記開口端部のうち前記ガイド板側と前記通路仕切り板側との間を前記板ドア本体のうち前記開口端部側が移動する際に、前記板ドア本体および前記開口端部の間のクリアランスが一定の大きさになるように前記開口端部が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の車両用空調ユニット。
  7. 前記開口端部のうち前記ガイド板側と前記通路仕切り板側との間において、前記板ドア本体のうち前記開口端部側が停止する前記板ドア本体の停止位置が複数設けられており、
    前記複数の停止位置で前記板ドア本体および前記開口端部の間のクリアランスがそれぞれ相違するように前記開口端部が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の車両用空調ユニット。
  8. 前記開口端部は、前記複数の停止位置のそれぞれに対応し、かつ前記板ドア本体のうち前記開口端部側との間で前記停止位置毎に相違するクリアランスを構成する複数の端部(260、261)から構成されていることを特徴とする請求項7に記載の車両用空調ユニット。
  9. 前記ケーシング内のうち前記通路仕切り板よりも下側に配置されて前記加熱用熱交換器に対して空気流れ下流側において、前記通路仕切り板との間の空気通路と、前記第1の2層仕切り板との間の空気通路とをそれぞれ構成する第2の2層仕切り板(29)と、
    前記ケーシング内のうち前記第2の2層仕切り板に対して空気流れ下流側に配置されて、前記第2の2層仕切り板の上側および下側の間を連通する第3の開口部(32)と、を備え、
    前記切替ドアは、前記第1、第2、第3の開口部を開閉するものであり、
    前記切替ドアが前記第3の開口部を閉じて前記第1、第3の開口部を開けたとき、前記第2の2層仕切り板および前記通路仕切り板の間の空気流は、前記フェイス開口部側に流れ、かつ前記第1、第2の2層仕切り板の間の空気流は、前記第1の2層仕切り板および前記切替ドアによってガイドされて前記フット開口部側に流れるようになっており、
    前記切替ドアが前記第2の開口部を閉じて前記第1、第3の開口部を開けたとき、前記第1、第2の2層仕切り板の間の空気流は、前記第2の2層仕切り板および前記切替ドアによって前記フット開口部側に案内され、また前記通路仕切り板および前記第2の2層仕切り板の間の空気流は、前記通路仕切り板および前記切替ドアによって前記フット開口部側に案内されることを特徴とする請求項1ないし8に記載の車両用空調ユニット。
  10. 前記ケーシング内のうち前記加熱用熱交換器よりも上側に設けられて前記加熱用熱交換器をバイパスして前記フェイス開口部側に空気流を流す第1のバイパス通路(14a)と、
    前記加熱用熱交換器のうち前記第1の2層仕切り板よりも上側を通過する空気量と前記第1のバイパス通路を通過する空気量との比率を変える第1エアミックスドア(16a)と、
    前記ケーシング内のうち前記加熱用熱交換器よりも下側に設けられて前記加熱用熱交換器をバイパスして前記フット開口部側に空気流を流す第2のバイパス通路(14b)と、
    前記加熱用熱交換器のうち前記第1の2層仕切り板よりも下側を通過する空気量と前記第2のバイパス通路を通過する空気量との比率を変える第2エアミックスドア(16b)と、を備えることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の車両用空調ユニット。
  11. 前記ケーシングのうち前記加熱用熱交換器に対して空気流れ上流側に配置されて空気流を冷却する冷却熱交換器(12)を備えることを特徴とする請求項10に記載の車両用空調ユニット。
  12. 前記切替ドアが前記第1の開口部を開けて前記第2の開口部を閉じたとき、前記第2のバイパス通路から前記切替ドアをバイパスして前記フェイス開口部側に流す第3のバイパス通路(60a、60b)を備えることを特徴とする請求項11に記載の車両用空調ユニット。
  13. 前記切替ドアは、前記第1、第2の開口部、および前記フット開口部のうち1つの開口部を閉じて、残りの2つの開口部を開けるように構成されていることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1つに記載の車両用空調ユニット。
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