(57)【要約】  乗員室を有する自動車のための空調装置であって、空気通路（２）を形成するハウジング（１）と、空気通路（２）内に配設され、そこを流れる空気を冷却する冷却手段（３）と、空気通路（２）において冷却手段（３）の下流側に配設され、そこを流れる空気を加熱する加熱手段（４）と、冷却手段（３）からの冷風の一部が加熱手段（４）を迂回できるように、空気通路（２）内に形成された少なくとも１つのバイパス通路（５）と、加熱手段（４）の下流側に配設された混合装置とを備え、混合装置は、バイパス通路（５）からの冷風を内側に向けて案内する第１の混合部材（７）と、加熱手段（４）からの温風を、冷風と対向する方向で、外側に向けて案内する第２の混合部材（８）を有し、第２の混合部材（８）は、混合された空気が二つの混合部材の間に形成された隙間（９）を通って吹出されるように、第１の混合部材（７）から所定の距離はなれた位置に配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気通路（２）を形成するハウジング（１）と、
前記空気通路（２）内に配設され、その空気通路（２）を流れる空気を冷却する冷却手段（３）と、
前記空気通路（２）において前記冷却手段（３）の下流側に配設され、前記空気通路（２）を流れる空気を加熱する加熱手段（４）と、
前記冷却手段（３）からの冷風の一部が前記加熱手段（４）を迂回することができるように、前記空気通路（２）に形成された少なくとも１つのバイパス通路（５）と、
前記加熱手段（４）の下流側に配設される混合装置とを備える、乗員室を有する自動車のための空調装置において、
前記混合装置は、前記バイパス通路（５）からの冷風を内側に向けて案内する第１の混合部材（７）と、前記加熱手段（４）からの温風を、前記冷風と対向する方向であって、外側に向けて案内する第２の混合部材（８）とを有し、
前記第２の混合部材（８）は、混合された空気が二つの混合部材の間に形成された隙間（９）を通って吹出されるように、前記第１の混合部材（７）から所定の距離はなれた位置に配設されることを特徴とする空調装置。
【請求項２】
前記隙間（９）を通って吹出される混合空気の温度を調節するために、前記第１の混合部材（７）は、冷風の出口部（５）に対して相対的に変位可能であり、前記第２の混合部材（８）は、温風の出口部（６ｂ）に対して相対的に変位可能であることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記バイパス通路（５）を開閉するために、前記第１の混合部材（７）は、前記空気通路（２）の軸方向において、変位可能であることを特徴とする請求項２に記載の空調装置。
【請求項４】
前記加熱手段（４）の下流側に、温風の出口部（６ｂ）を形成するケース（６）が配設され、前記空気通路（２）の軸方向において前記第２の混合部材（８）を変位させることにより、前記出口部（６ｂ）が開閉されることを特徴とする請求項２に記載の空調装置。
【請求項５】
前記二つの混合部材（７、８）は、固定して設けられ、前記温風の出口部（６ｂ）及び前記冷風の出口部（５）の開閉度合いを調節するための変位部材（１００、２００）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
【請求項６】
バイパス通路（５）は、前記加熱手段（４）の対向する側面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の空調装置。
【請求項７】
二つのバイパス通路（５）が、前記加熱手段（４）のケース（６）の環状の延長部（６ａ）を囲う環状の空気通路に連通していることを特徴とする請求項６に記載の空調装置。
【請求項８】
前記ケース（６）の環状の延長部（６ａ）の下流側端部は、前記隙間（９）の半径方向の幅に相当する半径方向の厚さを有していることを特徴とする請求項７に記載の空調装置。
【請求項９】
前記第１の混合部材は、フレーム形状或いは環状の外側混合部材（７）を形成し、前記第２の混合部材は、円板状或いは板状の内側混合部材（８）を形成していることを特徴とする請求項７に記載の空調装置。
【請求項１０】
前記第１のもしくは外側の混合部材（７）は、半径方向の内側に向けて冷風を案内するための湾曲した断面形状を有し、また前記第２のもしくは内側の混合部材（８）は、半径方向の外側に向けて温風を案内するための湾曲した断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の空調装置。
【請求項１１】
一方及び／または他方の混合部材（７、８）の空気ガイド面（７ｂ、８ｂ）には、前記二つの混合部材の間の隙間（９）の前面の混合領域に向かって、空気を周方向に案内するガイドリブ（１４、１５）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の空調装置。
【請求項１２】
前記二つの混合部材（７、８）における前記ガイドリブ（１４、１５）は、同一の周方向に湾曲していることを特徴とする請求項１１に記載の空調装置。
【請求項１３】
前記二つの混合部材（７、８）における前記ガイドリブ（１４、１５）は、対向する周方向に湾曲していることを特徴とする請求項１１に記載の空調装置。
【請求項１４】
冷風の一部が、前記外側混合部材（７）の混合位置とは独立して、外側に案内されるように、前記第１のもしくは外側の混合部材（７）に分岐通路（１６）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の空調装置。
【請求項１５】
特に、自動車用空調装置のためのものであって、各々、空気通路（４０、５０）を流れる独立した二つの空気流を混合させるもので、それぞれの空気通路は、二つの混合部材（７、８）が配設される混合領域に、出口部（４０ａ、５０ａ）を介して開口しており、前記二つの混合部材（７、８）は、前記二つの空気流を相互に対向するように案内するとともに、前記二つの混合部材（７、８）間において、混合された空気を前記混合領域から吹出す隙間（９）を形成するものであって、前記二つの混合部材（７、８）は、前記空気通路の出口部（４０ａ、５０ａ）に対して、前記出口部の開閉度合を調節するために、相対的に変位可能になっており、もしくは前記二つの混合部材（７、８）は固定されており、前記出口部（４０ａ、５０ａ）の開閉度合を調節するために、変位部材（６０ａ、６０ｂ）が設けられていることを特徴とする空気混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の乗員室のための空調装置に関するもので、特に、空気通路を流れる冷風と温風とを混合するための空気混合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乗員室に吹き出される空気の温度を調節するために、自動車用の空調装置において、冷風および温風の空気流を混合することが知られている。この種の空調装置の構造はコンパクトであることが要求されているため、小さな空間領域において冷風と温風とを混合することが必要である。しかしながら、二つの独立した冷風および温風の空気流は、冷風及び温風の密度が異なることから、冷風層と温風層とからなる空気流層を形成しがちであるため、小さな空間領域で冷風と温風とを混合することは容易なことではない。その結果、乗員室へ吹き出される混合空気流において、不均一な温度分布が生じてしまう。
【発明の開示】
【０００３】
本発明の目的は、均一な温度分布を得るために、小さな空間領域において独立した空気流を良好に混合することが可能な空気混合装置を提供することである。
【０００４】
本発明によれば、この目的は、空調装置に関する請求項１における特徴要件、及び空気混合装置に関する請求項１２における特徴要件により達成される。二つの独立した空気流が、隙間を形成する二つの空気混合部材により相互に対向するように案内されるため、空気流は小さな容積の内部における隙間の領域で交差し、その結果、充分に混合された空気が二つの空気混合部材間の隙間から吹出される。二つの空気流の間の固定仕切り壁に対して、二つの混合部材を相対的に移動させることにより、または固定された混合部材に対して仕切り壁を相対的に移動させることにより、独立した空気通路の開閉度合いを調節することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の実施例が、図面を参照して詳細に説明される。
【０００６】
図１乃至３において、空調装置のハウジング１は空気通路２を形成しており、その下流側端部には複数の吹出開口部２ａ、２ｂおよび２ｃが形成されている。それらの吹出開口部は、乗員室の異なる空間に繋がっている。回転ドア１ａ乃至１ｃが、吹出開口部２ａ乃至２ｃを開閉するために設けられている。冷却手段３、例えば、エバポレータ又は冷却用熱交換器が、空気通路２を流れる空気を冷却するために、空気通路２内に設けられている。空気通路を流れる空気を暖めるための加熱手段４が、冷却手段３の下流側に、冷却手段３から所定の距離を隔てて配設されている。図示した実施例において、加熱手段４は、加熱用熱交換器４と、ＰＴＣヒータのような補助加熱部材４ａとから構成されている。冷却手段３と加熱手段４との間から、加熱手段４，４ａの上側及び下側にバイパス通路５が分岐しており、冷却手段３から流れてくる少なくとも一部の空気は加熱手段４、４ａを迂回することができる。加熱手段４、４ａは、ケース６に設けられている。二つのバイパス通路５の内壁はケース６の外壁により形成され、一方、バイパス通路５の外壁はハウジング１により形成されている。ケース６は、その下流側端部において、ほぼ円形の軸方向に延びる延長部６ａ有している。この延長部６ａは、加熱手段４、４ａからの温風のための出口部６ｂを形成している。この延長部６ａの外側において、二つのバイパス通路５は、このバイパス通路５の環状出口を形成する環状空気通路に合流している。
【０００７】
冷風のためのバイパス通路５の下流側及び温風の出口部６ｂの下流側には、空気混合装置が配設されている。図１乃至３の実施例における空気混合装置は、フレーム状に形成された外側混合部材７（第１混合部材）及びこの外側混合部材７の内側に配設された内側混合部材８（第２混合部材）から構成されている。隙間９が二つの混合部材間に形成され、その隙間を介して、矢印Ｘで示すように、混合された冷風と温風が空気混合装置から吹き出す。
【０００８】
内側混合部材８は円板形状をしている。円板形状の内側混合部材８の中央には、突出部８ａが形成されており、この突出部８ａと円板（内側混合部材８）の外周部との間に形成された空気ガイド面８ｂは、半径方向の外側に向かって隙間９の前面領域に温風を案内するように湾曲している。外側混合部材７は、図５乃至９に示すように、これらの実施例においては、リング形状をしている。外側混合部材７の外周部分には、ハウジング１の環状部１ｄに支持される円筒状のジャケット７ａが形成されている。外側混合部材７の空気ガイド面７ｂは、図１における混合部材７の断面にて示すように、半径方向の内側に向かって隙間９の前面領域に、バイパス通路５を流れる冷風を案内するように湾曲している。
【０００９】
環状の隙間９の半径方向の幅は、内側混合部材８の外径と外側混合部材７の内径との距離により決定される。図１乃至１３において、軸方向における隙間９の形態の空気通路の幅を調整して、バイパス通路５及びケース６の出口部６ｂの開閉度合いを変更するために、二つの混合部材７及び８は、軸方向に相対的に変位可能である。このように、隙間９を流れる混合空気の温度が、冷風の風量により、温風量の比率として（或いは、その逆の比率として）調整される。
【００１０】
図２に示すように、内側混合部材８の外径は、温風の出口部６ｂの内径よりも少し大きくなっており、それにより、内側混合部材８が軸方向に移動して出口部６ｂを塞ぐことができる。また、図３に示すように、環状の外側混合部材７の内径は、ケース６の延長部６ａの外径よりも少し小さくなっており、それにより、外側混合部材７が軸方向に移動してバイパス通路５を塞ぐことができ、この場合、外側混合部材７の内周端部が、ケース６の延長部６ａに当接する。ケース６の延長部６ａは、バイパス通路５で形成される冷風通路と、出口部６ｂで形成される温風通路との間における仕切り壁を形成している。二つの空気混合部材を移動させるために、移動手段が、歯車１０の形態で設けられており、この歯車１０は、内側混合部材８に結合されたラック部材１１、及び外側混合部材７にステー１３ａを介して結合された他のラック部材１２と噛み合っている。図９に示すように、ラック部材１２が１端部に形成されたほぼ矩形のハウジング１３に、ラック部材１１が案内されている。歯車１０は、ハウジング１を横切る方向に延びて、且つ駆動手段（図示せず）により回転駆動されるシャフト１０ａに固定されている。シャフト１０ａは、ハウジング１のブラケットに回転可能に支持されている。
【００１１】
図１は、冷風の一部が二つのバイパス通路５を通って二つの空気混合部材間の混合領域に流れ、また温風がケース６を通ってこの混合領域に流れる、空調装置の空気混合状態を示している。冷却手段３からの冷風の一部は、加熱手段４の中を通って加熱される。冷風及び温風の二つの空気流は、二つの空気混合部材間の混合領域において、図１中矢印で示すように相互に対向しているため、最初は別々であった二つの空気流が完全に混合されることになる。混合された空気は、矢印Ｘで示すように、混合装置から隙間９を通って吹出される。
【００１２】
二つの空気混合部材７及び８は、軸方向に短い延長部分、すなわち寸法を有しているため、二つの空気流の混合プロセスが小さな容量の領域において実行される。ケース６の延長部６ａの下流側端部は、外径及び内径の差に相当する半径方向の拡大部又は厚さを有している。延長部６ａの端部における半径方向の厚さは、ほぼ隙間９の半径方向の幅に対応している。図示した実施例において、ケース６の延長部６ａの下流側端部において半径方向の寸法を形成するために、半径方向において所定の間隔で形成された複数のリブ６ｃが軸方向に延びている。このように、半径方向に離間したリブ６ｃは、隙間９の前面の混合領域における二つの空気流の混合をサポートするものである。
【００１３】
図２は、歯車１０の回転により内側混合部材８が左側に移動し、ケース６の出口部６ｂを閉じた最大冷房状態にある空調装置を示している。この状態では、温風は混合領域に流れず、冷風の全部がバイパス通路５に案内される。これと同時に、外側混合部材７は、歯車１０の回転により右側に移動する。その結果、二つの混合部材間の隙間９は、ケース６の延長部６ａ端部と外側混合部材７の内径とにより定まる軸方向の最大幅を有することになる。
【００１４】
図３は、外側混合部材７が上流側に移動して、外側混合部材７によりバイパス通路５を閉じるとともに、同時に内側混合部材８が下流側に移動して、二つの混合部材間の隙間９が軸方向の最大幅を有し、温風のみがハウジング１の吹出開口部２ａ乃至２ｃに流れる事ができる最大暖房状態にある二つの混合部材の位置を示している。図３においては、例えば、乗員室の窓ガラス近傍に配設される吹出口に全ての温風を送風するために、回転ドア１ａのみが開口している。
【００１５】
図１に示す空気混合状態では、二つの空気混合部材７及び８は、主に空気の混合機能並びに出口部６ｂ及びバイパス通路５の開度を調節する機能を有している。一方、図２に示す最大冷房状態及び図３に示す最大暖房状態においては、二つの空気混合部材は、空気通路を開閉するドア機能も追加的に有している。このようにして、空調装置の構造をコンパクトにすることができる。
【００１６】
図１乃至３は、二つの空気混合部材７及び８の滑らかに形成された空気ガイド面７ｂ及び８ｂの第１の形態を示している。このことは、図４における外側混合部材７、及び図５における内側混合部材８においても示されている。第２の形態が、図４に示されており、内側混合部材８の前面に螺旋形状に延びるように形成されたガイドリブまたはガイド面１４は、加熱手段４からの温風を、半径方向の外側方向のみならず周方向にも案内している。これにより、外側混合部材７の湾曲した面によって半径方向の内側方向に案内される冷風との混合をより良好にする。
【００１７】
図５は、第３の形態を示している。この第３の形態では、外側混合部材７にのみガイドリブ１５が形成され、そのガイドリブは外周から内周に向かって湾曲形状にて延びている。従って、冷風は、隙間９の領域に、半径方向の内側方向のみならず、周方向にも案内される。この形態においては、内側混合部材８の空気ガイド面８ｂは、滑らかな面として形成されている。
【００１８】
図６は、第４の形態を示している。この第４の形態では、二つの空気混合部材において、ガイドリブ１４及び１５が対向する周方向に延びている。従って、二つの空気流は周方向において、互いにぶつかり合うように案内されて、冷風と温風が隙間９を通過する前に完全に混合される。
【００１９】
図７は、第５の形態を示している。二つの空気混合部材には、ガイドリブ１４ａ及び１５ａが形成されており、この二つのグループのガイドリブ１４ａ及び１５ａが空気流を同じ周方向に案内する。このように、隙間９から吹出されるときに、混合された冷風と温風の空気流に渦巻きが生成される。
【００２０】
図８及び１３は、更に他の形態を示している。この実施例では、分岐通路１６が形成されており、その分岐通路は、外側混合部材７と一体的に形成されたり、或いは外側混合部材の外周部に固定されたりすることができる。この分岐通路１６は、好ましくは二つの空気ガイドリブ１５の間に配置される。その際、バイパス通路５の内壁が分岐通路１６に繋がり、冷風が分岐通路１６を通ってハウジング１の吹出開口部（図示せず）に案内されるように、二つのガイドリブ間の空気ガイド面１６ａが形成されている。その吹出開口部は、特別な冷却目的のために設けられるものである。外周部に形成される分岐通路１６の位置は、好ましくは、バイパス通路５の領域に配置される。分岐通路１６を通る冷風の分岐点は、外側混合部材７の混合位置とは独立して形成される。図１３は、最大冷房状態における外側混合部材７を示しており、温風の出口部６ｂが内側混合部材８により閉じられている。
【００２１】
外側混合部材７の外周部から外側に繋がる二つ若しくは複数の分岐通路１６を設けることも可能である。
【００２２】
図４乃至９における例示の形態は、環状の混合部材７及び８を有している。しかしながら、図１０に模式的に示すように、外側混合部材７’が例えば矩形形状を有し、内側混合部材８’もほぼ矩形板の形状に形成することも可能である。参照番号８ａ’は、図１における突出部８ａに対応する所定長さを有する頂部を示している。この形態においては、二つの混合部材７’及び８’は、同じように、湾曲した空気ガイド面を有し、隙間９の幅を調節するとともに冷風及び温風の通路を開閉するために、相互に移動可能となっている。矩形形状に代わって、楕円形の内側混合部材８に対応させて、外側混合部材７’及び隙間９を、楕円形状にすることも可能である。
【００２３】
図１１は、更に別の形態の正面斜視図を示している。この形態では、外側混合部材が、好ましくは断面がほぼＶ字形状を持つ、一つの長い内側混合部材８０の両側に配設された、二つの長い混合部材７０ａ及び７０ｂから構成されている。このようにして、二つの隙間９ａ及び９ｂが、一つの内側混合部材と二つの外側混合部材の間に形成される。混合部材の端部には、二つの外側混合部材７０ａ及び７０ｂを相互に連結する側板７１が設けられている。
【００２４】
二つの隙間９ａ及び９ｂは、図１乃至３における二つのバイパス通路５の出口に対応して、上側及び下側に形成することができる。これらの隙間９ａ及び９ｂは、楕円形の内側混合部材とそれに対応して湾曲した外側混合部材とにより、湾曲形状にすることも可能である。一つのほぼ環状の隙間９又は二つの隙間９ａ及び９ｂの形状は、バイパス通路５の出口部分の形状に合わせることができる。
【００２５】
また、加熱手段４を迂回する一つのバイパス通路５のみを設けることも可能である。そのような形態では、図１乃至３における、混合装置の上半分のみが設けられ、その場合、上側の混合部材は混合部材７の上側部分に相当し、下側の混合部材は図１における混合部材８のほぼ上半分に相当する。ここで、下側の混合部材は、ケース６の出口部６ｂ全体を閉成又は覆うようにすればよい。
【００２６】
このような形態においては、ハウジングの出口部分に温風を分岐させるために、分岐通路１６に類似する分岐通路を、内側混合部材８に設けることもできる。
【００２７】
図１２は、バイパス通路５に対応する第１の通路５０及び加熱手段４からの温風通路に対応する第２の通路４０を有する形態を示している。この場合、二つの通路４０及び５０は、仕切り壁、すなわち部材６０により相互に分離されている。部材６０は、第１の混合部材７及び第２の混合部材８の間の隙間９の幅に実質的に対応する厚さ寸法を有する下流端部６０ａを備えている。この第１の混合部材７及び第２の混合部材８は、空気通路２の軸方向において、同時に又は相互に独立して移動可能に構成されている。その結果、混合部材７及び８を矢印の方向に移動させることにより、それぞれの通路４０及び５０の開閉度合いを調節することが可能となる。
【００２８】
二つの通路４０及び５０は、混合領域に出口部４０ａ及び５０ａを有しており、それらの出口部は、移動可能な混合部材７及び８により開口又は閉塞される。
【００２９】
二つの出口部４０ａ及び５０ａは、異なる形状及び／又は寸法を有してもよい。その場合、出口部のドアとして作用する混合部材は、その出口部の形状に適合させればよい。
【００３０】
図１４は、図１乃至３の空調装置における空気混合装置の更に別の形態を示している。この形態においては、内側及び外側の混合部材７及び８は、ハウジング１に固定されている。バイパス通路５の出口部及び温風の出口部６ｂの開口度合を調節するために、リング部材１００及び２００が軸方向に移動可能に設けられている。この実施形態では、例えば、移動手段（図示せず）により、外側リング部材１００がケース６の延長部６ａの外周側において移動可能に、また内側リング部材２００が延長部６ａの内周側において移動可能である。二つのリング部材１００及び２００は、図１における混合部材と同じように、同時に対向する方向に移動させてもよいし、あるいは相互に独立して移動させてもよい。
【００３１】
図１４における空調装置の混合状態では、二つの環状の部材１００及び２００は、それぞれのリング部材の下流側端部がケース６の延長部６ａの下流側端部にほぼ一致するように、位置している。その結果、内側混合部材８とケース６の延長部６ａの下流側端部との間に形成されるバイパス通路５の出口部と温風の出口部６ｂは、最大限、開口されている。
【００３２】
最大冷房の状態では、内側リング部材２００は、下流側へ軸方向に沿って移動する。それにより、リング部材２００の下流側端部が内側混合部材８の外側端部に当接し、温風の通路が閉じられる。
【００３３】
最大暖房の状態では、内側リング部材２００は、図１４に示される位置に移動する。一方、外側リング部材１００は、下流側へ軸方向に沿って移動する。それにより、リング部材１００の下流側端部が外側混合部材７の内側端部に当接する。
【００３４】
二つのリング部材１００及び２００は、冷風と温風との間で軸方向に移動可能な仕切り壁の機能を有している。図１２の空気混合装置において空気混合部材７及び８を固定する場合、このリング部材は、図１２の空気混合装置にも適用できる。
【００３５】
図１２の実施形態において、空気混合部材７及び８を固定して、仕切り壁部材６０を通路４０及び５０との間で二つの部材として形成してもよい。すなわち、図１２において破線で示されるように、二つの仕切り壁部材６０ａ及び６０ｂが、出口部４０ａ及５０ａを開閉するために、空気通路２の軸方向に相互に相対的に移動するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】空気混合状態における空調装置の模式的な縦断面を示す。
【図２】最大冷房状態における図１の空調装置を示す。
【図３】最大暖房状態における空調装置を示す。
【図４】混合部材の実施形態を前面から見た場合の斜視図を示す。
【図５】混合部材の実施形態を前面から見た場合の斜視図を示す。
【図６】混合部材の実施形態を前面から見た場合の斜視図を示す。
【図７】混合部材の実施形態を前面から見た場合の斜視図を示す。
【図８】混合部材の実施形態を前面から見た場合の斜視図を示す。
【図９】後面から見た混合部材を示す。
【図１０】混合装置の他の形状を示す正面図である。
【図１１】混合部材の他の実施形態を前面から見た場合の斜視図を示す。
【図１２】更に他の実施形態を示す縦断面図である。
【図１３】図８の実施形態の縦断面図である。
【図１４】空調装置において混合装置の更なる実施形態を示す縦断面図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
2009504499.tif 000017
2009504499.tif 000018
2009504499.tif 000019
2009504499.tif 000020