JP7186676B2

JP7186676B2 - 空調装置

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Publication number: JP7186676B2
Application number: JP2019142391A
Authority: JP
Inventors: 志郎泉川; 直人林
Original assignee: Valeo Japan Co Ltd
Current assignee: Valeo Japan Co Ltd
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2022-12-09
Anticipated expiration: 2039-08-01
Also published as: CN112297763A; CN112297763B; JP2021024373A

Description

本発明は、空調装置に関する。

従来、空気が流れる空気通路を内部に有する空調ケースと、空調ケース内に配置される加熱用熱交換器と、を備えた車両用の空調装置が知られている。このような空調装置では、加熱用熱交換器を迂回する迂回路と加熱用熱交換器が配置された温風通路の開口面積を変更することによって、加熱用熱交換器を迂回する空気と加熱用熱交換器を通過する空気との比率を調節し、空調装置の吹出温度を調節する。

特許文献１および２に示された空調装置のように、加熱用熱交換器を迂回する迂回路が二つ、加熱用熱交換器の上方および下方に形成されている場合、各迂回路に対応して設けられた上下二枚の温調ドアを協調して移動させて、上側と下側それぞれの迂回路および温風通路の開口率を調節する。ここで、特許文献１に示された空調装置のように、二つの迂回路の一方よりも他方が狭い場合、上側の温調ドアは下側の温調ドアよりも軌跡の長さが長くなる。従って、二つのドアを、迂回路を全閉とする位置から迂回路を全開とする位置まで移動させるにあたり、下側の温調ドアを上側の温調ドアよりも遅い速度で移動させる必要がある。したがって、二枚の温調ドアを協調して移動させつつ、一方の温調ドアよりも他方の温調ドアを遅い速度で移動させる空調装置に対するニーズが存在する。さらに、空調装置の設計の自由度や組み立て性、保守点検時の作業性を損なうことなく、二枚の温調ドアを異なる速度で協調して移動させ得る空調装置の実現が望まれている。

特開２０００－４３５３５号公報特開２０１５－１１０４０４号公報

本発明は、空調装置の設計の自由度や組み立て性、保守点検時の作業性を損なうことなく、二枚の温調ドアを異なる速度で協調して移動させることが可能な空調装置を提供することを目的としている。

本発明の好適な一実施の形態によれば、
空気が流れる空気通路を内部に有する空調ケースと、
前記空気通路に配置される冷却用熱交換器と、
前記空気通路に、前記空気の流れ方向における前記冷却用熱交換器の下流側に配置される加熱用熱交換器と、
前記空気の流れ方向における前記加熱用熱交換器の上流側にスライド可能に配置され、前記加熱用熱交換器の一端側に設けられた第１冷風バイパスに向かう空気と前記加熱用熱交換器に向かう空気との比率を調整する第１温調ドアと、
前記空気の流れ方向における前記加熱用熱交換器の上流側にスライド可能に配置され、前記加熱用熱交換器の前記一端側に対向する他端側に設けられた第２冷風バイパスに向かう空気と前記加熱用熱交換器に向かう空気との比率を調整する第２温調ドアと、
前記空気通路内で前記第１温調ドアと連結し、周方向の回転に伴って前記第１温調ドアを移動させる第１シャフトと、
前記空調ケースの外部で前記第１シャフトに連結され、前記第１シャフトの回転軸線の周りを回転する第１外部ギアと、
前記空気通路内で前記第２温調ドアと連結し、周方向の回転に伴って前記第２温調ドアを移動させる第２シャフトと、
前記空調ケースの外部で前記第２シャフトに連結され、前記第２シャフトの回転軸線の周りを回転する第２外部ギアと、
前記第１外部ギアと噛み合う第１中間ギアと前記第２外部ギアと噛み合う第２中間ギアとを含み、前記第１外部ギアの回転中に前記第１外部ギアの回転方向と反対の回転方向に前記第２外部ギアを回転させる中間ギア部と、
前記第１外部ギア、前記第２外部ギアおよび前記中間ギア部のいずれかに回転駆動力を出力する回転駆動部と、
を備え、
前記第１外部ギアの歯先円の半径よりも、前記第２外部ギアの歯先円の半径の方が大きく、
前記第１シャフトの前記回転軸線と前記加熱用熱交換器の外接面のうち前記空気の流れ方向における上流側を向く面との距離よりも、前記第２シャフトの回転軸線と前記加熱用熱交換器の外接面のうち前記上流側を向く面との距離の方が大きい、空調装置が提供される。

本発明によれば、空調装置の設計の自由度や組み立て性、保守点検時の作業性を損なうことなく、二枚の温調ドアを異なる速度で協調して移動させることが可能な空調装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態による空調装置の空気調和部の構成を模式的に示す側面図である。図１に示す空気調和部の上下方向に沿った断面図である。図１に示す空気調和部のＩＩ－ＩＩ線に沿った部分断面図である。図１に示す空気調和部のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った部分断面図である。図１に示すドア装置を示す分解斜視図である。図５に示すドア装置の外部ギアおよび中間ギアを示す平面図である。図２に対応する図であって、空調装置の変形例を説明するための図である。図２に対応する図であって、空調装置の他の変形例を説明するための図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明の一実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態による空調装置の空気調和部の構成を模式的に示す側面図である。また、図２は、図１に示す空気調和部の上下方向に沿った断面図である。具体的には、図２は、空気調和部を図３のＩ－Ｉ線に沿って切断した断面を示している。また、図３および図４は、それぞれ、図１に示す空気調和部のＩＩ－ＩＩ線およびＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った部分断面図である。なお、図３および図４では、後述する吹出通路ドアの図示が省略されている。また、図５は、図１に示すドア装置の構成を示す分解斜視図である。

図１乃至図４に示すように、車両用の空調装置１の空気調和部１ａは、空調ケース２を有している。空調ケース２は、空気が流れる空気通路３を内部に有している。より具体的には、空調ケース２の上流側端部２ａには、送風機と接続する接続口（図示せず）が形成されており、送風機から吹き出された空気が当該接続口を通じて空調ケース２の空気通路３に流れ込むようになっている。また、空調ケース２の下流側端部２ｂには、複数の吹出通路３０１，３０２，３０３が形成されており、空気通路３に流れ込んだ空気が吹出通路３０１，３０２，３０３から流出するようになっている。

空調ケース２の複数の吹出通路は、デフロスト吹出通路３０１と、ベント吹出通路３０２と、フット吹出通路３０３とを含む。図１および図２に示すように、デフロスト吹出通路３０１は、空調ケース２の天面２ｃに設けられている。デフロスト吹出通路３０１の下流端は、車室内のフロントガラスの内面に向けて空気を吹き出す図示しないデフロスト吹出口に接続されている。また、ベント吹出通路３０２は、空調ケース２の下流側端面２ｄの上側部分に設けられている。ベント吹出通路３０２の下流端は、運転席及び助手席（場合によっては後席も）に座っている乗員の上半身に向けて空気を吹き出す図示しないベント吹出口に接続されている。また、フット吹出通路３０３は、空調ケース２の下流側端面２ｄの下側部分に設けられている。フット吹出通路３０３の下流端は、運転席及び助手席（場合によっては後席も）に座っている乗員の足元に向けて空気を吹き出す図示しないフット吹出口に接続されている。

図１乃至図４に示すように、空調ケース２の空気通路３内には、冷却用熱交換器（エバポレータ）４、加熱用熱交換器（ヒータコア）５、及び、空気通路３を通流する空気の流れを変更する各種ドア（温調ドア１１，１５及び吹出通路ドア３０１Ｄ，３０２Ｄ，３０３Ｄ）が設けられている。また、運転席から見て空調ケース２の左側の側面２ｇには、温調ドア１１，１５を駆動する駆動機構２０が設けられている。図示された例では、駆動機構２０と温調ドア１１，１５とにより、ドア装置１０が構成されている。

冷却用熱交換器（エバポレータ）４は、空調ケース２内に流入した空気の全てが冷却用熱交換器４を通過するように設けられている。具体的には、冷却用熱交換器４は、空気通路３の全断面積を占有するように設けられている。冷却用熱交換器４は、そこを通過する空気から熱を奪い、かつ、空気の湿度が高い場合には空気中の水分を凝縮させることにより空気の湿度を下げる。

加熱用熱交換器（ヒータコア）５は、空気通路３内において、空気の流れ方向における冷却用熱交換器４の下流側に配置されている。加熱用熱交換器５は、そこを通過する空気を加熱する。

加熱用熱交換器５は、空気通路３の全断面積を占有してはいない。空調ケース２内において、加熱用熱交換器５の上方（一端側）には第１冷風バイパス３ａが、下方（上記一端側に対向する他端側）には第２冷風バイパス３ｂが形成されている。これらの冷風バイパス３ａ，３ｂは、空気通路３内を流れる空気が加熱用熱交換器５を通過しないで（加熱用熱交換器５を迂回して）加熱用熱交換器５の下流側に流れることを可能にする。

なお、図示された例では、加熱用熱交換器５は、空気通路３の上下方向における中央よりもやや下方に配置されている。このため、上下方向（温調ドア１１，１５の移動方向）において、第１冷風バイパス３ａの通路幅が、第２冷風バイパス３ｂの通路幅よりも大きい。これにより、例えば後述するベントモードにおいて第１冷風バイパス３ａの開口面積を最大にした際、空調ケース２の上側部分に設けられた後述するベント吹出通路３０２に、大量の冷風を送ることができる。

また、図１に示すように、空調ケース２の左側の側面２ｇには、加熱用熱交換器５を空調ケース２内に挿入して空気通路３に装着し或いは空気通路３から取り外して空調ケース２から抜き出すための、着脱開口２ｍが設けられている。

温調ドア１１，１５は、空気の流れ方向における冷却用熱交換器４と加熱用熱交換器５との間に設けられている。図示の例では、温調ドア１１，１５は、板状の部材であり、加熱用熱交換器５の上流側の面に概ね平行に配置されている。温調ドア１１，１５は、それぞれ、空気通路３の上側部分及び下側部分に設けられ、第１冷風バイパス３ａおよび第２冷風バイパス３ｂの開口面積を調整することができるようになっている。以下では、空気通路３の上側部分に配置された温調ドア１１を「第１温調ドア１１」とも呼び、空気通路３の下側部分に配置された温調ドア１５を「第２温調ドア１５」とも呼ぶ。

第１温調ドア１１は、空気通路３の上側部分内を上下方向に沿ってスライドすることができるようになっている。そして、第１温調ドア１１は、その位置に応じて、加熱用熱交換器５の上側部分５ａに向かう空気と、第１冷風バイパス３ａに向かう空気との比率を調整する。また、第２温調ドア１５は、空気通路３の下側部分内を上下方向に沿ってスライドすることができるようになっている。第２温調ドア１５は、その位置に応じて、加熱用熱交換器５の下側部分５ｂに向かう空気と、第２冷風バイパス３ｂに向かう空気との比率を調整する。

図３および図４に示すように、第１温調ドア１１および第２温調ドア１５は、それぞれ、空気通路３内を左右方向に沿って延びるシャフト１２，１６に連結されており、シャフト１２，１６の回転に伴って、空気通路３の上側部分内および下側部分内を上下方向に沿ってスライドする。より具体的には、図５に示すように、各温調ドア１１，１５の一方の面（空気の流れ方向における上流側の面）には、その上端縁から下端縁に亘って、それぞれラック１１ｒ，１５ｒが設けられている。また、各シャフト１２，１６の外周面には、このラック１１ｒ，１５ｒと噛み合うギア１２ｐ，１６ｐが設けられている。そして、シャフト１２，１６を周方向に回転させると、シャフト１２，１６の回転運動がギア１２ｐ，１６ｐとラック１１ｒ，１５ｒとによって上下方向の運動に変換され、温調ドア１１，１５が上下にスライドする。

なお、図示された例では、シャフト１２とシャフト１６とは共用化されている。このため、ギア１２ｐの基準円直径とギア１６ｐの基準円直径とは、互いに等しい。したがって、仮にシャフト１２およびシャフト１６を同じ回転位相だけ回転させれば、第１温調ドア１１および第２温調ドア１５は、互いに同じ移動距離だけ移動する。

以下では、第１温調ドア１１に連結されたシャフト１２を「第１シャフト１２」とも呼び、第２温調ドア１５に連結されたシャフト１６を「第２シャフト１６」とも呼ぶ。

図３および図４に示すように、シャフト１２，１６は、その両端部において、空調ケース２の左右の側面２ｇ，２ｈに回転可能に支持されている。図示の例では、シャフト１２，１６の左側の端部は、空調ケース２の外側に延び出しており、駆動機構２０に接続されている。

上述のように、第１温調ドア１１は、空気通路３の上側部分内を上下方向に沿ってスライドすることにより、加熱用熱交換器５の上側部分５ａに向かう空気と第１冷風バイパス３ａに向かう空気との比率を調整する。すなわち、第１温調ドア１１が上下方向に沿ってスライドすることにより、第１冷風バイパス３ａの開口面積が変更され、また、空気の流れ方向に見て加熱用熱交換器５の上側部分５ａのうち第１温調ドア１１と重なる部分の面積が変更される。これにより、空気通路３の上側部分において第１冷風バイパス３ａに向かう空気と加熱用熱交換器５の上側部分５ａに向かう空気との比率が変更される。具体的には、図２において、第１温調ドア１１が実線で示す位置にあるとき、第１冷風バイパス３ａの開口面積が最小にされ、空気の流れ方向において加熱用熱交換器５の上側部分５ａのうち第１温調ドア１１と重なる部分の面積が最小にされる。この場合、空気通路３の上側部分において、第１冷風バイパス３ａに向かう空気の割合が最小となる一方、加熱用熱交換器５に向かう空気の割合は最大となる。また、図２において、第１温調ドア１１が二点鎖線で示す位置にあるとき、第１冷風バイパス３ａの開口面積が最大にされ、空気の流れ方向において加熱用熱交換器５の上側部分５ａのうち第１温調ドア１１と重なる部分の面積が最大にされる。この場合、空気通路３の上側部分において、第１冷風バイパス３ａに向かう空気の割合が最大となる一方、加熱用熱交換器５に向かう空気の割合は最小となる。

以下では、第１温調ドア１１の第１冷風バイパス３ａの開口面積を最小にする位置（図２で実線で示す位置）を「第１バイパス閉鎖位置」と呼び、第１冷風バイパス３ａの開口面積を最大にする位置（図２で二点鎖線で示す位置）を「第１バイパス開放位置」と呼ぶ。

また、上述のように、第２温調ドア１５は、空気通路３の下側部分内を上下方向に沿ってスライドすることにより、加熱用熱交換器５の下側部分５ｂに向かう空気と第２冷風バイパス３ｂに向かう空気との比率を調整する。すなわち、第２温調ドア１５が上下方向に沿ってスライドすることにより、第２冷風バイパス３ｂの開口面積が変更され、また、空気の流れ方向に見て加熱用熱交換器５の下側部分５ｂのうち第２温調ドア１５と重なる部分の面積が変更される。これにより、空気通路３の下側部分において第２冷風バイパス３ｂに向かう空気と加熱用熱交換器５の下側部分５ｂに向かう空気との比率が変更される。具体的には、図２において、第２温調ドア１５が実線で示す位置にあるとき、第２冷風バイパス３ｂの開口面積が最小にされ、空気の流れ方向において加熱用熱交換器５の下側部分５ｂのうち第２温調ドア１５と重なる部分の面積が最小にされる。この場合、空気通路３の下側部分において、第２冷風バイパス３ｂに向かう空気の割合が最小となる一方、加熱用熱交換器５に向かう空気の割合は最大となる。また、図２において、第２温調ドア１５が二点鎖線で示す位置にあるとき、第２冷風バイパス３ｂの開口面積が最大にされ、空気の流れ方向において加熱用熱交換器５の下側部分５ｂのうち第２温調ドア１５と重なる部分の面積が最大にされる。この場合、空気通路３の下側部分において、第２冷風バイパス３ｂに向かう空気の割合が最大となる一方、加熱用熱交換器５に向かう空気の割合は最小となる。

以下では、第２温調ドア１５の第２冷風バイパス３ｂの開口面積を最小にする位置（図２で実線で示す位置）を「第２バイパス閉鎖位置」と呼び、第２冷風バイパス３ｂの開口面積を最大にする位置（図２で二点鎖線で示す位置）を「第２バイパス開放位置」と呼ぶ。

図示の例では、空調装置１において、ドア装置１０は、後述する駆動機構２０によって、温調ドア１１，１５が協調して移動するように構成されている。具体的には、ドア装置１０は、第１温調ドア１１が第１バイパス閉鎖位置（図２において実線で示す位置）にあるとき、第２温調ドア１５が第２バイパス閉鎖位置（図２において実線で示す位置）にあり、且つ、第１温調ドア１１が第１バイパス開放位置（図２において二点鎖線で示す位置）にあるとき、第２温調ドア１５が第２バイパス開放位置（図２において二点鎖線で示す位置）にあるように構成されている。第１温調ドア１１および第２温調ドア１５の位置は、乗員により設定された空調装置１の運転モードおよび設定温度、車室内の実際の温度、車両が受ける日射量、車両の外気温度などを用いて演算された目標吹出温度に基づいて制御される。これにより、乗員により設定された空調装置１の運転モードや設定温度等に応じた温度の空気が、車室内に吹き出される。

なお、上述の説明から理解されるように、各温調ドア１１，１５の位置は、それぞれ、シャフト１２，１６の回転位相に対応している。したがって、各温調ドア１１，１５の位置は、シャフト１２，１６の回転位相を制御することにより制御される。

吹出通路３０１，３０２，３０３は、上述のように、空調ケース２の温調ドア１１，１５よりも下流側となる部分に形成されている（図１および図２参照）。このうち、デフロスト吹出通路３０１およびベント吹出通路３０２は、空調ケース２の上側部分に設けられている。これらの吹出通路３０１，３０２には、加熱用熱交換器５の上側部分５ａおよび／または第１冷風バイパス３ａを通過した空気が入りやすい傾向にある。また、フット吹出通路３０３は、空調ケース２の下側部分に形成されている。この吹出通路３０３には、加熱用熱交換器５の下側部分５ｂおよび／または第２冷風バイパス３ｂを通過した空気が入りやすい傾向にある。

吹出通路ドア３０１Ｄ，３０２Ｄ，３０３Ｄは、それぞれ、デフロスト吹出通路３０１、ベント吹出通路３０２及びフット吹出通路３０３に設けられ、対応する吹出通路３０１，３０２，３０３の開口面積を調整する。以下では、デフロスト吹出口、ベント吹出口およびフット吹出口に続く吹出通路３０１，３０２，３０３を開閉するドアという意味において、吹出通路ドア３０１Ｄ，３０２Ｄ，３０３Ｄを、それぞれ、「デフロストドア３０１Ｄ」、「ベントドア３０２Ｄ」、「フットドア３０３Ｄ」とも呼ぶ。

吹出通路ドア３０１Ｄ，３０２Ｄ，３０３Ｄは、空調ケース２内を左右方向に延びるシャフト３０１ｓ，３０２ｓ，３０３ｓから延出する板状の部材である。吹出通路ドア３０１Ｄ，３０２Ｄ，３０３Ｄは、シャフト３０１ｓ，３０２ｓ，３０３ｓが図示しない駆動機構によって回転されることにより、対応する吹出通路３０１，３０２，３０３を開放または閉鎖する。これらのドア３０１Ｄ，３０２Ｄ，３０３Ｄの開度は、車載マイクロコンピュータなどからなる制御部により制御され、吹出通路３０１，３０２，３０３の開口面積を任意の開口面積にすることができる。

なお、図１乃至図５に示す空調装置１の運転モードには、例えば、デフロストモード、デフフットモード、フットモード、ベントモード、バイレベルモード等がある。デフロストモードでは、デフロストドア３０１Ｄが開かれ、かつ、ベントドア３０２Ｄとフットドア３０３Ｄが閉じられて、デフロスト吹出口から調和空気が吹き出される。デフフットモードでは、デフロストドア３０１Ｄ及びフットドア３０３Ｄが開かれ、かつ、ベントドア３０２Ｄが閉じられて、デフロスト吹出口及びフット吹出口から調和空気が吹き出される。フットモードでは、デフロストドア３０１Ｄとベントドア３０２Ｄとが閉じられ、かつ、フットドア３０３Ｄが開かれて、フット吹出口から調和空気が吹き出される。ベントモードでは、ベントドア３０２Ｄが開かれ、かつ、デフロストドア３０１Ｄ及びフットドア３０３Ｄが閉じられて、ベント吹出口から調和空気が吹き出される。バイレベルモードでは、ベントドア３０２Ｄ及びフットドア３０３Ｄが開かれ、かつ、デフロストドア３０１Ｄが閉じられ、ベント吹出口とフット吹出口とから調和空気が吹き出される。

次に、図１乃至図６を参照して、第１シャフト１２および第２シャフト１６を互いに協調して回転させる駆動機構２０について説明する。本実施の形態の駆動機構２０は、空調装置１の設計の自由度が抑制される虞を低減するための工夫がなされている。また、駆動機構２０は、温調ドア１１，１５を信頼性高く制御するための工夫がなされている。

図６は、図１に示すドア装置１０の第１外部ギア２１、第２外部ギア２５および中間ギア３１，３５を、空調ケース２に設けられた着脱開口２ｍと共に示す平面図である。

図１、図３および図４に示すように、駆動機構２０は、空調ケース２の外側に、空調ケース２の左側の側面２ｇに対向して配置されている。図１に示すように、駆動機構２０は、第１シャフト１２の左側端部に連結された第１外部ギア２１と、第２シャフト１６の左側端部に連結された第２外部ギア２５とを有する。また、駆動機構２０は、第１外部ギア２１と第２外部ギア２５との間に配置されて外部ギア２１，２５の回転を互いに協調させる中間ギア部３０と、中間ギア部３０に回転駆動力を出力する回転駆動部４０を有する。

図示された例では、第１外部ギア２１は、第１シャフト１２の回転軸線Ｘ１２の周りを回転する。また、第２外部ギア２５は、第２シャフト１６の回転軸線Ｘ１６の周りを回転する。

中間ギア部３０は、第１外部ギア２１と噛み合う第１中間ギア３１と、第２外部ギア２５と噛み合う第２中間ギア３５とを含み、第１外部ギア２１の回転中に第１外部ギア２１の回転方向と反対の方向に第２外部ギア２５を回転させるように構成されている。図示された例では、第１中間ギア３１と第２中間ギア３５とは互いに噛み合うが、第１中間ギア３１と第２中間ギア３５との間に更なるギアが配置されていてもよい。中間ギア３１，３５は、それぞれ、空調ケース２から突出する図示しない軸部によって支持されて、回転軸線Ｘ１２，Ｘ１６に平行な回転軸線Ｘ３１，Ｘ３５の周りを回転可能である。

回転駆動部４０は、アクチュエータ４１を含んでいる。アクチュエータ４１は、第１中間ギア３１に接続されている。これにより、アクチュエータ４１の回転駆動力が第１中間ギア３１に伝達されると、第１中間ギア３１は回転軸線Ｘ３１の周りを時計回りあるいは反時計回りに回転する。

アクチュエータ４１の回転駆動力は、第１中間ギア３１を介して第１外部ギア２１および第２中間ギア３５に伝達され、さらに、第２中間ギア３５を介して第２外部ギア２５に伝達される。第１外部ギア２１および第２中間ギア３５は、第１中間ギア３１の回転方向とは反対の回転方向に回転し、第２外部ギア２５は、第２中間ギア３５の回転方向とは反対の回転方向に回転する。すなわち、第１外部ギア２１と第２外部ギア２５とは、互いに異なる回転方向に回転する。これにより、第１温調ドア１１を図２に実線で示す第１バイパス閉鎖位置から二点鎖線で示す第１バイパス開放位置に向けて移動させると同時に、第２温調ドア１５を、図２に実線で示す第２バイパス閉鎖位置から二点鎖線で示す第２バイパス開放位置に向けて移動させることができる。また、第１温調ドア１１を第１バイパス開放位置から第１バイパス閉鎖位置に向けて移動させると同時に、第２温調ドア１５を、第２バイパス開放位置から第２バイパス閉鎖位置に向けて移動させることができる。アクチュエータ４１の動作量（すなわち第１中間ギア３１の回転軸３１ａの回転位相）は、車載マイクロコンピュータなどからなる図示しない制御部により制御される。

なお、図示された例では、回転駆動部４０は、第１中間ギア３１に回転駆動力を出力するが、これに限られない。回転駆動部４０は、中間ギア部３０を構成する他のギアあるいは外部ギア２１，２５に回転駆動力を出力してもよい。

このような駆動機構２０によれば、空調装置１の設計の自由度が損なわれることを防止しつつ、第１シャフト１２と第２シャフト１６とを協調して回転させることができる。例えば、特許文献２に開示された空調装置のように、第１外部ギア２１および第２外部ギア２５を、これらの外部ギア２１，２５と噛み合うラックを上下に移動させることでシャフト１２，１６を互いに協調して回転させる場合、上下に移動するラックの動きを阻害しないように空調装置１を設計する必要がある。具体的には、空調ケース２の側面２ｇには、とりわけ当該側面２ｇの天面２ｃあるいは底面２ｅの近傍には、各種配管や配線が設けられることが多い。しかしながら、上下に動くラックを用いてシャフト１２，１６を回転させる場合、ラックが上記配管や配線と干渉しないよう、当該配管や配線を、第１外部ギア２１の上方領域および第２外部ギア２５の下方領域を避けて設置する必要がある。一方、本実施の形態の駆動機構２０によれば、第１外部ギア２１の上方領域および第２外部ギア２５の下方領域を、上記配管や配線の設置スペースとして利用することができる。したがって、空調装置１の設計の自由度が損なわれる虞が低減される。

また、第１シャフト１２と第２シャフト１６とを協調して回転させる方法として、第１シャフト１２および第２シャフト１６にベルト部材を巻き掛け、当該ベルト部材を介して第１シャフト１２の回転と第２シャフト１６の回転とを協調させる方法も考えられる。しかしながら、この場合、ベルト部材が伸縮したり破断したりして、第１シャフト１２および第２シャフト１６の回転を所望のように協調させることができなくなる虞がある。一方、本実施の形態の駆動機構２０によれば、第１シャフト１２および第２シャフト１６の回転を協調させるための部材（具体的には中間ギア部３０）が伸縮したり破断したりする虞が低い。したがって、第１シャフト１２および第２シャフト１６の回転を所望のように協調させ、温調ドア１１，１５を信頼性高く制御することができる。

上述したように、図示された例では、温調ドア１１，１５の移動方向において、第１冷風バイパス３ａの通路幅が、第２冷風バイパス３ｂの通路幅よりも大きい。すなわち、温調ドア１１，１５の移動方向において、第１冷風バイパス３ａの通路幅よりも、第２冷風バイパス３ｂの通路幅が小さい。この場合、第１温調ドア１１を第１バイパス閉鎖位置から第１バイパス開放位置まで移動させる際の第１温調ドア１１の軌跡の長さＴ１１（図２参照）よりも、第２温調ドア１５を第２バイパス閉鎖位置から第２バイパス開放位置まで移動させる際の第２温調ドア１５の軌跡の長さＴ１５（図２参照）の方が短くなるように、第１シャフト１２および第２シャフト１６を回転させる必要がある。具体的には、第１シャフト１２の回転位相よりも第２シャフト１６の回転位相が小さくなるように、第１シャフト１２および第２シャフト１６を回転させる必要がある。

図示された例では、第１シャフト１２に連結する第１外部ギア２１の基準円直径Ｄ２１よりも、第２シャフト１６に連結する第２外部ギア２５の基準円直径Ｄ２５が大きい。これにより、外部ギア２１，２５が回転する際の第１シャフト１２の回転位相よりも第２シャフト１６の回転位相を小さくすることができる。なお、一般に、ギアの基準円直径が大きいほど、当該ギアの歯先円の半径も大きくなる。したがって、図示された例では、第１外部ギア２１の歯先円の半径Ｒ２１よりも、第２外部ギア２５の歯先円の半径Ｒ２５が大きい。

ところで、上述したように、空調ケース２には、加熱用熱交換器５を空気通路３に着脱するための着脱開口２ｍが形成されている。着脱開口２ｍは、駆動機構２０の近傍に形成されており、空調装置１を組み立てる際、着脱開口２ｍを通じて加熱用熱交換器５を空気通路３に装着する。また、空調装置１を保守点検する際、着脱開口２ｍを通じて加熱用熱交換器５を空気通路３から取り外す。したがって、空調装置１の組み立て性あるいは保守点検時の作業性を損なわないために、駆動機構２０のギア２１，２５，３１，３５は、加熱用熱交換器５を空気通路３に装着する際あるいは空気通路３から取り外す際に加熱用熱交換器５が通過する通過領域Ａ５（具体的には、図１および図６においては破線５を底面とする直方体となる領域）と干渉しないように設けられる必要がある。

したがって、外部ギア２１，２５および中間ギア３１，３５は、上記通過領域Ａ５と干渉しないように配置される。具体的には、図６に示すように、第１外部ギア２１は、第１外部ギア２１の歯先円の半径Ｒ２１よりも、第１外部ギア２１の回転軸線（すなわち、第１シャフト１２の回転軸線Ｘ１２）と加熱用熱交換器５の外接面のうち空気の流れ方向における上流側を向く面Ｓ５との距離Ｌ２１が大きくなるように、配置される。同様に、中間ギア３１，３５は、中間ギア３１，３５の歯先円の半径Ｒ３１，Ｒ３５よりも、中間ギア３１，３５の回転軸線Ｘ３１，Ｘ３５と上記上流側を向く面Ｓ５との距離Ｌ３１，Ｌ３５が大きくなるように、配置される。また、第２外部ギア２５は、第２外部ギア２５の歯先円の半径Ｒ２５よりも、第２外部ギア２５の回転軸線（すなわち、第２シャフト１６の回転軸線Ｘ１６）と上記上流側を向く面Ｓ５との距離Ｌ２５が大きくなるように、配置される。

ここで、温調ドア１１，１５は、温調ドア１１，１５による温度調節機能が最も望ましく発揮されるよう、加熱用熱交換器５に十分に近接して配置されることが好ましい。言い換えると、第１温調ドア１１が第１バイパス開放位置にあり第２温調ドア１５が第２バイパス開放位置にあるとき、冷風バイパス３ａ，３ｂに向かった空気が温調ドア１１，１５の下流側で温調ドア１１，１５と加熱用熱交換器５の間に意図せずに回り込んで加熱用熱交換器５を通過する虞や、第１温調ドア１１が第１バイパス閉鎖位置にあり第２温調ドア１５が第２バイパス閉鎖位置にあるとき、加熱用熱交換器５に向かった空気が温調ドア１１，１５の下流側で加熱用熱交換器５を意図せずに迂回して冷風バイパス３ａ，３ｂに向かう虞を最も望ましく低減可能なよう、温調ドア１１，１５は加熱用熱交換器５に十分に近接して配置されることが好ましい。

このような事情を考慮して、第１温調ドア１１は、第１温調ドア１１による温度調節機能が最も望ましく発揮されるよう、加熱用熱交換器５に十分に近接して配置される。そして、第２温調ドア１５のみが、第２外部ギア２５の歯先円の半径Ｒ２５に応じて、第２温調ドア１５による温度調節機能が最も望ましく発揮される位置よりも加熱用熱交換器５から離れた位置に配置される（図２乃至図４参照）。このように温調ドア１１，１５を配置することで、温調ドア１１，１５がその移動方向に整列するように共に加熱用熱交換器５から離れた位置に配置される場合と比較して、温調ドア１１，１５全体として発揮する温度調節機能が損なわれる虞を、効果的に低減させることができる。

なお、上述のように第２温調ドア１５が第１温調ドア１１よりも加熱用熱交換器５から離れて配置されることに伴って、第２シャフト１６は、第１シャフト１２よりも加熱用熱交換器５から離れて配置される。このため、図６に示すように、第１シャフト１２の回転軸線Ｘ１２と加熱用熱交換器５の外接面の上記上流側を向く面Ｓ５との距離Ｌ２１よりも、第２シャフト１６の回転軸線Ｘ１６と上記上流側を向く面Ｓ５との距離Ｌ２５の方が大きい。

また、第２温調ドア１５が第１温調ドア１１よりも加熱用熱交換器５から離れて配置されるため、すなわち温調ドア１１，１５が移動方向に整列していないため、図示された例では、空気通路３には、空調ケース２の左右方向に延びるリブ６が設けられている。リブ６は、その上面が第１バイパス開放位置に配置された第１温調ドア１１の下端部と接触し、その下面が第２バイパス開放位置に配置された第２温調ドア１５の上端部と接触するように配置されている。これにより、第１温調ドア１１が第１バイパス開放位置に配置され、第２温調ドア１５が第２バイパス開放位置に配置された際、第１温調ドア１１の下端部と第２温調ドア１５の上端部との間に隙間が形成されて空気通路３を流れる空気の一部が加熱用熱交換器５に向かうことを防止することができる。

なお、図１乃至図６に示す例では、第１温調ドア１１および第２温調ドア１５は、それぞれのドアの軌跡が形成する面について互いに平行に配置されているが、これに限られない。例えば、第１温調ドア１１および第２温調ドア１５は、図７および図８に示す空調装置１００，２００の空気調和部１００ａ，２００ａの温調ドア１１，１５のように、それぞれのドアの軌跡が形成する面について互いに非平行に配置されてもよい。また、この場合、図８に示すように、第１バイパス開放位置に配置された第１温調ドア１１の下端部と第２バイパス開放位置に配置された第２温調ドア１５の上端部とが当接するように、第１温調ドア１１および第２温調ドア１５を配置してもよい。この場合、空気通路３に上述したリブ６を設けなくても、第１バイパス開放位置に配置された第１温調ドア１１の下端部と第２バイパス開放位置に配置された第２温調ドア１５の上端部との間を通じて空気が加熱用熱交換器５に向かうことを防止することができる。また、図示しないが、リブ６を設けたとしても小型化できる。

なお、上述した実施形態およびその変形例において、説明の便宜上、冷風バイパス３ａ，３ｂと加熱用熱交換器５とが並ぶ方向や、温調ドア１１，１５の並ぶ方向、シャフト１２，１６の並ぶ方向、並びに、ギア２１，２５，３１，３５の並ぶ方向が、図１、図２、図６乃至図８の上下方向に沿っている。しかしながら、このことによって、空調装置１，１００，２００が実際に車両に組み込まれた場合の冷風バイパス３ａ，３ｂと加熱用熱交換器５とが並ぶ方向や、温調ドア１１，１５の並ぶ方向、シャフト１２，１６の並ぶ方向、ギア２１，２５，３１，３５の並ぶ方向が上下方向（鉛直方向）に沿うものと限定されるわけではない。また、上述した実施形態およびその変形例において、説明の便宜上、シャフト１２，１６，３０１ｓ，３０２ｓ，３０３ｓの延びる方向が、図３および図４の左右方向に沿っている。しかしながら、このことによって、空調装置１，１００，２００が実際に車両に組み込まれた場合のシャフト１２，１６，３０１ｓ，３０２ｓ，３０３ｓの延びる方向が、運転席から見た左右方向に沿うものと限定されるわけではない。

以上のように、本実施の形態によれば、空調装置１，１００，２００は、空気が流れる空気通路３を内部に有する空調ケース２と、空気通路３に配置される冷却用熱交換器４と、空気通路３に、空気の流れ方向における冷却用熱交換器４の下流側に配置される加熱用熱交換器５と、を備えている。また、空調装置１，１００，２００は、空気の流れ方向における加熱用熱交換器５の上流側にスライド可能に配置され、加熱用熱交換器５の一端側に設けられた第１冷風バイパス３ａに向かう空気と加熱用熱交換器５に向かう空気との比率を調整する第１温調ドア１１と、空気の流れ方向における加熱用熱交換器５の上流側にスライド可能に配置され、加熱用熱交換器５の上記一端側に対向する他端側に設けられた第２冷風バイパス３ｂに向かう空気と加熱用熱交換器５に向かう空気との比率を調整する第２温調ドア１５と、を備えている。また、空調装置１，１００，２００は、空気通路３内で第１温調ドア１１と連結し、周方向の回転に伴って第１温調ドア１１を移動させる第１シャフト１２と、空調ケース２の外部で第１シャフト１２に連結され、第１シャフト１２の回転軸線Ｘ１２の周りを回転する第１外部ギア２１と、空気通路３内で第２温調ドア１５と連結し、周方向の回転に伴って第２温調ドア１５を移動させる第２シャフト１６と、空調ケース２の外部で第２シャフト１６に連結され、第２シャフト１６の回転軸線Ｘ１６の周りを回転する第２外部ギア２５と、第１外部ギア２１と噛み合う第１中間ギア３１と第２外部ギア２５と噛み合う第２中間ギア３５とを含み、第１外部ギア２１の回転中に第１外部ギア２１の回転方向と反対の回転方向に第２外部ギア２５を回転させる中間ギア部３０と、第１外部ギア２１、第２外部ギア２５および中間ギア部３０のいずれかに回転駆動力を出力する回転駆動部４０と、を備えている。そして、第１外部ギア２１の歯先円の半径Ｒ２１よりも、第２外部ギア２５の歯先円の半径Ｒ２５の方が大きく、また、第１シャフト１２の回転軸線Ｘ１２と加熱用熱交換器５の外接面のうち上記空気の流れ方向における上流側を向く面Ｓ５との距離Ｌ２１よりも、第２シャフト１６の回転軸線Ｘ１６と加熱用熱交換器５の外接面のうち上流側を向く面Ｓ５との距離Ｌ２５の方が大きい。

このような空調装置１，１００，２００によれば、空調装置１，１００，２００の設計の自由度や組み立て性、保守点検時の作業性を損なうことなく、第１の温調ドア１１よりも第２の温調ドア１５を遅い速度で協調して移動させることが可能である。

具体的には、第２外部ギア２５の歯先円の半径Ｒ２５よりも、第２シャフト１６の回転軸線Ｘ１６と加熱用熱交換器５の外接面のうち上流側を向く面Ｓ５との距離Ｌ２５の方が大きい。このように第２外部ギア２５の位置を決定することにより、第１外部ギア２１よりも歯先円の半径が大きい第２外部ギア２５が邪魔をして加熱用熱交換器５の空気通路３への装着および空気通路３からの取り外しが阻害される、ということが防止される。すなわち、第２外部ギア２５によって空調装置１，１００，２００の組み立て性や保守点検時の作業性が損なわれることが、防止される。

また、本実施の形態によれば、第１外部ギア２１の基準円直径Ｄ２１よりも、第２外部ギア２５の基準円直径Ｄ２５の方が大きい。また、第１温調ドア１１は、第１冷風バイパス３ａの開口面積を最小にする第１バイパス閉鎖位置と第１冷風バイパス３ａの開口面積を最大にする第１バイパス開放位置との間を移動可能である。また、第２温調ドア１５は、第２冷風バイパス３ｂの開口面積を最小にする第２バイパス閉鎖位置と第２冷風バイパス３ｂの開口面積を最大にする第２バイパス開放位置との間を移動可能である。そして、第１バイパス閉鎖位置から第１バイパス開放位置まで移動する第１温調ドア１１の軌跡の長さＴ１１よりも、第２バイパス閉鎖位置から第２バイパス開放位置まで移動する第２温調ドア１５の軌跡の長さＴ１５の方が短い。

このような空調装置１，１００，２００によれば、最大の開口面積が異なる２つの冷風バイパス３ａ，３ｂの開放、及び閉塞を協調して同時に行うことができる。

また、本実施の形態によれば、空調ケース２には、加熱用熱交換器５を空気通路３に着脱可能な着脱開口２ｍが形成されている。そして、第１外部ギア２１および第２外部ギア２５は、着脱開口２ｍを通じて加熱用熱交換器５を空気通路３に装着する際に、及び／又は着脱開口２ｍを通じて加熱用熱交換器５を空気通路３から取り外す際に、加熱用熱交換器５が通過する通過領域Ａ５と干渉しない。

このような空調装置１，１００，２００によれば、外部ギア２１，２５が邪魔をして加熱用熱交換器５の空気通路３への装着および空気通路３からの取り外しが阻害される、ということが防止される。すなわち、外部ギア２１，２５によって空調装置１，１００，２００の組み立て性や保守点検時の作業性が損なわれることが、防止される。

本発明に係る空調装置は、工業的に製造することができ、また商取引の対象とすることができるから、経済的価値を有して産業上利用することができる。

１，１００、２００車両用の空調装置
２空調ケース
２ｍ着脱開口
３空気通路
５加熱用熱交換器
Ａ５通過領域
Ｓ５加熱用熱交換器の外接面のうち上流側を向く面
１０ドア装置
１１第１温調ドア
１２第１シャフト
１５第２温調ドア
１６第２シャフト
２０駆動機構
２１第１外部ギア
２５第２外部ギア
３０中間ギア部
４０回転駆動部
４１アクチュエータ

Claims

空気が流れる空気通路（３）を内部に有する空調ケース（２）と、
前記空気通路（３）に配置される冷却用熱交換器（４）と、
前記空気通路（３）に、前記空気の流れ方向における前記冷却用熱交換器（４）の下流側に配置される加熱用熱交換器（５）と、
前記空気の流れ方向における前記加熱用熱交換器（５）の上流側にスライド可能に配置され、前記加熱用熱交換器（５）の一端側に設けられた第１冷風バイパス（３ａ）に向かう空気と前記加熱用熱交換器（５）に向かう空気との比率を調整する第１温調ドア（１１）と、
前記空気の流れ方向における前記加熱用熱交換器（５）の上流側にスライド可能に配置され、前記加熱用熱交換器（５）の前記一端側に対向する他端側に設けられた第２冷風バイパス（３ｂ）に向かう空気と前記加熱用熱交換器（５）に向かう空気との比率を調整する第２温調ドア（１５）と、
前記空気通路（３）内で前記第１温調ドア（１１）と連結し、周方向の回転に伴って前記第１温調ドア（１１）を移動させる第１シャフト（１２）と、
前記空調ケース（２）の外部で前記第１シャフト（１２）に連結され、前記第１シャフト（１２）の回転軸線（Ｘ１２）の周りを回転する第１外部ギア（２１）と、
前記空気通路（３）内で前記第２温調ドア（１５）と連結し、周方向の回転に伴って前記第２温調ドア（１５）を移動させる第２シャフト（１６）と、
前記空調ケース（２）の外部で前記第２シャフト（１６）に連結され、前記第２シャフト（１６）の回転軸線（Ｘ１６）の周りを回転する第２外部ギア（２５）と、
前記第１外部ギア（２１）と噛み合う第１中間ギア（３１）と前記第２外部ギア（２５）と噛み合う第２中間ギア（３５）とを含み、前記第１外部ギア（２１）の回転中に前記第１外部ギア（２１）の回転方向と反対の回転方向に前記第２外部ギア（２５）を回転させる中間ギア部（３０）と、
前記第１外部ギア（２１）、前記第２外部ギア（２５）および前記中間ギア部（４０）のいずれかに回転駆動力を出力する回転駆動部（４０）と、
を備え、
前記第１外部ギア（２１）の歯先円の半径（Ｒ２１）よりも、前記第２外部ギア（２５）の歯先円の半径（Ｒ２５）の方が大きく、
前記第１シャフト（１２）の前記回転軸線（Ｘ１２）と前記加熱用熱交換器（５）の外接面のうち前記空気の流れ方向における上流側を向く面（Ｓ５）との距離（Ｌ２１）よりも、前記第２シャフト（１６）の回転軸線（Ｘ１６）と前記加熱用熱交換器（５）の外接面のうち前記上流側を向く面（Ｓ５）との距離（Ｌ２５）の方が大きい、空調装置（１，１００，２００）。
前記第２外部ギア（２５）の歯先円の半径（Ｒ２５）よりも、前記第２シャフト（１６）の回転軸線（Ｘ１６）と前記加熱用熱交換器（５）の外接面のうち前記上流側を向く面（Ｓ５）との距離（Ｌ２５）の方が大きい、請求項１に記載の空調装置（１，１００，２００）。
前記第１外部ギア（２１）の基準円直径（Ｄ２１）よりも、前記第２外部ギア（２５）の基準円直径（Ｄ２５）の方が大きく、
前記第１温調ドア（１１）は、前記第１冷風バイパス（３ａ）の開口面積を最小にする第１バイパス閉鎖位置と前記第１冷風バイパス（３ａ）の開口面積を最大にする第１バイパス開放位置との間を移動可能であり、
前記第２温調ドア（１５）は、前記第２冷風バイパス（３ｂ）の開口面積を最小にする第２バイパス閉鎖位置と前記第２冷風バイパス（３ｂ）の開口面積を最大にする第２バイパス開放位置との間を移動可能であり、
前記第１バイパス閉鎖位置から前記第１バイパス開放位置まで移動する前記第１温調ドア（１１）の軌跡の長さ（Ｔ１１）よりも、前記第２バイパス閉鎖位置から前記第２バイパス開放位置まで移動する前記第２温調ドア（１５）の軌跡の長さ（Ｔ１５）の方が短い、請求項１または２に記載の空調装置（１，１００，２００）。
前記空調ケース（２）には、前記加熱用熱交換器（５）を前記空気通路（３）に着脱可能な着脱開口（２ｍ）が形成されており、
前記第１外部ギア（２１）および前記第２外部ギア（２５）は、前記着脱開口（２ｍ）を通じて前記加熱用熱交換器（５）を前記空気通路（３）に装着する際に、及び／又は前記着脱開口（２ｍ）を通じて前記加熱用熱交換器（５）を前記空気通路（３）から取り外す際に、前記加熱用熱交換器（５）が通過する通過領域（Ａ５）と干渉しない、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の空調装置（１，１００，２００）。