JP5287740B2 - 空気通路開閉装置およびそれを備えた車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気通路を開閉する空気通路開閉装置およびそれを備えた車両用空調装置に関するものである。

従来、特許文献１において、シャフト等の回転体（回転軸）によりスライドドアを駆動することにより、空調装置の小型化を図るという技術が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載の空調装置では、空気通路内に回転体が存在することにより、回転体が設けられた部分を通過する空気の通風抵抗が増大するため、風量低下や、騒音の増大等を招くという問題がある。

また、特許文献２には、空気通路を形成するケースに回転自在に支持される軸部と、この軸部と一体に回転して空気通路を開閉する板部とを備える板ドアにおいて、軸部の形状を扁平化することにより通風抵抗を小さくする技術が開示されている。

特開平１１−１０５５３５号公報 特開２００９−１２７１５号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術は、板ドアの板部が空気流れに対して平行になる１つのモードにおいてのみ通風抵抗を低減できるものであり、他のモード、すなわち板部が空気流れに対して平行とならない状態では、通風抵抗の低減効果が発揮できない。特に、特許文献２に記載の技術をスライドドアのシャフト等の回転角度の大きいものに適用した場合、上記他のモードにおいて、逆に通風抵抗が増加する虞がある。

本発明は上記点に鑑みて、複数のモードにおいて通風抵抗を低減できる空気通路開閉装置およびそれを備えた車両用空調装置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、複数の空気通路（１６、１７）を形成するケース（１１）と、板状に形成されたドア本体部（３１、４１）を有し、ケース（１１）内にスライド移動可能に配置されて複数の空気通路（１６、１７）を開閉するスライドドア（３０、４０）と、ドア本体部（３１、４１）に設けられ、スライドドア（３０、４０）の移動方向に配置された第１ギヤ（３２、４２）と、スライドドア（３０、４０）を移動させるための駆動手段により回転駆動される回転軸（３４、４４）と、回転軸（３４、４４）に設けられ、第１ギヤ（３２、４２）と噛み合う第２ギヤ（３３、４３）とを備え、複数の空気通路（１６、１７）のうち一の空気通路（１７）を開放する第１モード、および複数の空気通路（１６、１７）のうち一の空気通路（１７）を除く他の空気通路（１６）を開放する第２モードにおいて、回転軸（３４、４４）の軸線方向から見た断面形状が、回転軸（３４、４４）近傍の空気流れ方向に直交する方向よりも前記空気流れ方向に平行な方向の方が長い扁平形状になるように、回転軸（３４、４４）の回転角度が設定されていることを特徴としている。

これによれば、第１モードおよび第２モードの両モードにおいて、回転軸（３４、４４）の軸線方向から見た断面を、回転軸（３４、４４）近傍の空気流れ方向に直交する方向よりも空気流れ方向に平行な方向の方が長い扁平形状にできるので、回転軸（３４、４４）が設けられた部分を通過する空気の通風抵抗を低減できる。したがって、複数のモードにおいて通風抵抗を低減することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の空気通路開閉装置において、第１モードから第２モードへ移行する際の回転軸（３４、４４）の回転角度α［ｒａｄ］は、第１モードから第２モードへ移行する際のスライドドア（３０、４０）の移動量がＬ［ｍｍ］、第２ギヤ（３３、４３）のピッチ円直径がＤ［ｍｍ］、第１モードにおける回転軸（３４、４４）の軸線方向からみた長手方向と、第２モードにおける回転軸（３４、４４）の軸線方向からみた長手方向とのなす変位角がθ［ｒａｄ］、ｎが自然数であるとして、次の数式１および数式２
（数１）
Ｌ＝Ｄ×α／２
（数２）
α＝θ＋（ｎ−１）π±（π／６）
にて示される関係を満たすように設定されていることを特徴としている。

これによれば、後述する図７に示すように、回転軸（３４、４４）の軸線方向から見た断面形状が円形状になっている従来のスライドドアと比較して、回転軸（３４、４４）が設けられた部分を通過する空気の通風抵抗を低減できる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の空気通路開閉装置において、第１モードから第２モードへ移行する際の回転軸（３４、４４）の回転角度α［ｒａｄ］は、次の数式３および数式４
（数３）
Ｌ＝Ｄ×α／２
（数４）
α＝θ＋（ｎ−１）π±（π／９）
にて示される関係を満たすように設定されていることを特徴としている。これによれば、後述する図７に示すように、回転軸（３４、４４）の軸線方向から見た断面形状が円形状になっている従来のスライドドアと比較して、回転軸（３４、４４）が設けられた部分を通過する空気の通風抵抗をより確実に低減できる。

ところで、車両用空調装置では、夏期の炎天下駐車後のように冷房熱負荷が非常に大きい条件下で冷房を始動する際には、車室内温度を急速に引き下げるために非常に大きな冷房能力が要求される。その結果、車室内への吹出風量も最大限に増大することが要求される。このような最大冷房時（フェイスモード）での吹出風量は、冬期の最大暖房時での吹出風量よりも大きな風量が要求される。

そこで、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空気通路開閉装置を備える車両用空調装置において、ケース（１１）内に配置され、車室内へ吹き出される空気を加熱する加熱用熱交換器（１５）と、ケース（１１）内に形成され、加熱用熱交換器（１５）をバイパスして空気が流れる冷風バイパス通路（１７）と、ケース（１１）内に形成され、加熱用熱交換器（１５）にて加熱される空気が流れる加熱用冷風通路（１６）と、ケース（１１）内に配置され、冷風バイパス通路（１７）を通過する空気風量と加熱用冷風通路（１６）を通過する空気風量との割合を調整するエアミックスドア（３０）とを備え、エアミックスドア（３０）は、スライドドアにより構成されており、第１モードは、エアミックスドア（３０）が冷風バイパス通路（１７）を全開する最大冷房時であり、第２モードは、エアミックスドア（３０）が加熱用冷風通路（１６）を全開する最大暖房時であることを特徴としている。

これによれば、最大冷房時および最大暖房時において、エアミックスドア（３０）の回転軸（３４）近傍を通過する空気の通風抵抗を低減することができる。そのため、最も大きな吹出風量が要求される、すなわち最も通風抵抗を低減したい最大冷房時において通風抵抗を低減できるとともに、最大暖房時においても通風抵抗を低減できるので、実用上、極めて有効である。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空気通路開閉装置を備える車両用空調装置において、ケース（１１）に形成され、車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイス開口部（２５）と、ケース（１１）に形成され、車両の窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタ開口部（２４）と、ケース（１１）内に配置され、フェイス開口部（２５）を全開するフェイスモードと、デフロスタ開口部（２４）を全開するデフロスタモードとを切り替える吹出モードドア（４０）とを備え、吹出モードドア（４０）は、スライドドアにより構成されており、第１モードはフェイスモードであり、第２モードはデフロスタモードであることを特徴としている。

これによれば、フェイスモードおよびデフロスタモードにおいて、吹出モードドア（４０）の回転軸（４４）近傍を通過する空気の通風抵抗を低減することができる。そのため、最も大きな吹出風量が要求される、すなわち最も通風抵抗を低減したいフェイスモードにおいて通風抵抗を低減できるとともに、デフロスタモードにおいても通風抵抗を低減できるので、実用上、極めて有効である。

請求項６に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空気通路開閉装置を備える車両用空調装置であって、ケース（１１）に形成され、車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイス開口部（２５）と、ケース（１１）に形成され、車室内乗員の足元側へ向けて空気を吹き出すフット開口部（２６）と、ケース（１１）内に配置され、フェイス開口部（２５）を全開するフェイスモードと、フット開口部（２６）を全開するフットモードとを切り替える吹出モードドア（４０）とを備え、吹出モードドア（４０）は、スライドドアにより構成されており、第１モードはフェイスモードであり、第２モードはフットモードであることを特徴としている。

これによれば、フェイスモードおよびフットモードにおいて、吹出モードドア（４０）の回転軸（４４）近傍を通過する空気の通風抵抗を低減することができる。そのため、最も大きな吹出風量が要求される、すなわち最も通風抵抗を低減したいフェイスモードにおいて通風抵抗を低減できるとともに、フットモードにおいても通風抵抗を低減できるので、実用上、極めて有効である。

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。

第１実施形態に係る車両用空調装置の室内空調ユニット１０を車両左右方向から見た断面図である。 第１実施形態におけるエアミックスドア３０の回転軸３４近傍を示す模式図である。 （ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。 第１実施形態における第１モードの室内空調ユニット１０を示す断面図である。 第１実施形態における第２モードの室内空調ユニット１０を示す断面図である。 第１実施形態におけるエアミックスドア３０の回転軸３４をその軸線方向から見た模式図である。 第１実施形態におけるエアミックスドア３０の回転軸３４の回転角度とケース１１内を流れる空気の圧力損失との関係を示す特性図である。 第２実施形態における第１モードの室内空調ユニット１０を示す断面図である。 第２実施形態における第２モードの室内空調ユニット１０を示す断面図である。

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、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図７に基づいて説明する。本実施形態は、本発明の空気通路開閉装置を車両用空調装置に適用したものである。図１は本第１実施形態に係る車両用空調装置の室内空調ユニット１０を車両左右方向から見た断面図である。図中、上下前後の矢印は、車両搭載状態における各方向を示す。

室内空調ユニット１０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側のうち、車両左右方向（車両幅方向）の略中央部に配置されている。室内空調ユニット１０は、その外殻を形成するとともに、車室内へ向かって送風される室内送風空気の空気通路を形成するケース１１を有している。このケース１１は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。

さらに、ケース１１は、車両左右方向の略中央部に車両上下方向の分割面を有しており、この分割面で左右２つの分割部に分割できる。そして、左右２つの分割部は、その内部に後述する蒸発器１３、ヒータコア１５等の各構成機器を収容した状態で、金属バネ、クリップ、ネジ等の締結手段によって一体に結合されている。

ケース１１の車両前方側の部位には、空気入口空間１２が形成されている。空気入口空間１２には、送風機ユニット（図示せず）の出口からの送風空気が流入する。空気入口空間１２の空気流れ下流側（車両後方側）には、蒸発器１３が略上下方向（略鉛直方向）に配置されている。

蒸発器１３は、周知の蒸気圧縮式冷凍サイクル（図示せず）を構成する機器の１つであり、冷凍サイクル内の低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることで、室内送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。

ケース１１内部において、蒸発器１３の空気流れ下流側の車両後方側には、蒸発器１３通過後の空気を流す加熱用冷風通路１６、冷風バイパス通路１７といった空気通路、並びに、加熱用冷風通路１６および冷風バイパス通路１７から流出した空気を混合させる混合空間１８が形成されている。

加熱用冷風通路１６には、蒸発器１３通過後の空気を加熱するためのヒータコア１５が配置されている。ヒータコア１５は、エンジンを冷却するエンジン冷却水と蒸発器１３通過後の送風空気とを熱交換させて、蒸発器１３通過後の送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。

一方、冷風バイパス通路１７は、蒸発器１３の車両後方側であって、かつ、ヒータコア１５の上方側に形成されている。この冷風バイパス通路１７は、蒸発器１３通過後の空気を、ヒータコア１５を通過させることなく、混合空間１８に導くための空気通路である。したがって、混合空間１８にて混合された送風空気の温度は、加熱用冷風通路１６を通過する空気および冷風バイパス通路１７を通過する空気の風量割合によって変化する。

蒸発器１３の直後には、加熱用冷風通路１６側へ流入させる空気と冷風バイパス通路１７側へ流入させる空気との風量割合を調整するエアミックスドア３０が配置されている。このエアミックスドア３０は、車両上下方向に円弧状に湾曲して延びる板状に形成されたドア本体部３１を有し、ケース１１内にスライド移動可能に配置されて加熱用冷風通路１６および冷風バイパス通路１７を開閉するスライドドアで構成されている。

エアミックスドア３０のドア本体部３１を車両上方に移動（スライド）させることによって、冷風バイパス通路１７側の通路開度を増加させて加熱用冷風通路１６側の通路開度を減少させる。逆に、ドア本体部３１を車両下方に移動（スライド）させることによって、冷風バイパス通路１７側の通路開度を減少させて加熱用冷風通路１６側の通路開度を増加させる。したがって、エアミックスドア３０は、混合空間１８内の空気温度（車室内へ送風される送風空気の温度）を調整する温度調整手段を構成する。このエアミックスドア３０の詳細な構成については後述する。

ケース１１の空気流れ最下流部には、混合空間１８から空調対象空間である車室内へ温度調整された送風空気を吹き出す開口部２４〜２６が配置されている。

具体的には、ケース１１の上面部であって、車両後方側には、車両前面窓ガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口部２４が設けられている。このデフロスタ開口部２４を通過した空気は、図示しないデフロスタダクトおよび車両計器盤上面に設けられたデフロスタ吹出口を介して、車両前面窓ガラスの内面に向けて吹き出される。

ケース１１の上部であって、デフロスタ開口部２４の車両後方側には、車室内乗員の上半身側へ向けて空調風を吹き出すフェイス開口部２５が設けられている。具体的には、このフェイス開口部２５を通過した空気は、図示しないフェイスダクトおよび車両計器盤前面等に設けられたフェイス吹出口を介して、車室内乗員の上半身側に向けて吹き出される。

デフロスタ開口部２４およびフェイス開口部２５の直前には、デフロスタ開口部２４を通過させる空調風およびフェイス開口部２５を通過させる空調風の風量を調整する吹出モードドア４０が配置されている。この吹出モードドア４０は、車両上下方向に円弧状に湾曲して延びる板状に形成されたドア本体部４１を有し、ケース１１内にスライド移動可能に配置されてデフロスタ開口部２４およびフェイス開口部２５を開閉するスライドドアで構成されている。

吹出モードドア４０のドア本体部４１を車両上方に移動（スライド）させることによって、フェイス開口部２５の開度を増加させてデフロスタ開口部２４の開度を減少させる。逆に、ドア本体部４１を車両下方に移動（スライド）させることによって、フェイス開口部２５の開度を減少させてデフロスタ開口部２４の開度を増加させる。

すなわち、吹出モードドア４０のドア本体部４１を移動させることにより、デフロスタ開口部２４を全閉するとともにフェイス開口部２５を全開するフェイスモード、デフロスタ開口部２４およびフェイス開口部２５の双方を開放するバイレベルモード、およびデフロスタ開口部２４を全開するとともにフェイス開口部２５を全閉するデフロスタモードを設定できるようになっている。この吹出モードドア４０の詳細な構成については後述する。

ケース１１の側面部であって、フェイス開口部２５の下方側、かつヒータコア１５の車両後方側には、車室内乗員の足元側へ向けて空調風を吹き出すフット開口部２６が設けられている。具体的には、このフット開口部２６を通過した空気は、図示しないフットダクトおよび車室内乗員の足元近傍に設けられたフット吹出口を介して、車室内乗員の足元側に向けて吹き出される。このフット開口部２６の直前には、フット開口部２６を開閉する図示しないフットドアが配置されている。

次に、本実施形態におけるエアミックスドア３０の詳細な構成について説明する。

エアミックスドア３０のドア本体部３１は、ドア本体部３１の移動方向に延びるように設けられた第１ギヤとしてのラック３２を有している。ラック３２は、ドア本体部３１の空気流れ上流側の面に配置されている。本実施形態では、ラック３２は、ドア本体部３１の幅方向（車両左右方向）両端部近傍に配置されている。

エアミックスドア３０は、ラック３２と噛み合う第２ギヤとしてのピニオン３３を備えている。ピニオン３３は、ドア本体部３１の空気流れ上流側に配置されている。また、ピニオン３３は、ドア本体部３１の幅方向に延びる回転軸３４に結合されている。

図２は本第１実施形態におけるエアミックスドア３０の回転軸３４近傍を示す模式図である。図２に示すように、回転軸３４の両端部はケース１１の側面壁部の軸受け穴１１ａにより回転自在に支持されるようになっている。そして、回転軸３４の一端部は、エアミックスドア３０を移動させる駆動手段としての図示しないドア駆動装置（サーボモータ等）に結合されている。本例では、ピニオン３３および回転軸３４は樹脂にて一体成形されている。

図３（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。図３に示すように、回転軸３４は、その軸線方向、すなわちドア本体部３１の幅方向（車両左右方向）から見た断面が、扁平形状（本例では楕円形状）になっている。なお、回転軸３４の詳細な構成については後述する。

図１に戻り、ケース１１には、ドア本体部３１の移動をガイドするガイド溝３５が形成されている。ガイド溝３５は、ドア本体部３１の幅方向両側に配置されている。また、ガイド溝３５は、ドア本体部３１の空気流れ上流側にてドア本体部３１の移動方向に延びる上流側壁部３５ａと、ドア本体部３１の空気流れ下流側にて上流側壁部３５ａと対向する下流側壁部３５ｂとを有している。

この上流側壁部３５ａと下流側壁部３５ｂとの間にドア本体部３１の幅方向両端部が摺動可能に挿入される。これにより、上流側壁部３５ａおよび下流側壁部３５ｂからなるガイド溝３５によってドア本体部３１の移動がガイドされることとなる。

次に、吹出モードドア４０の詳細な構成について説明する。吹出モードドア４０は、エアミックスドア３０と同様のスライドドアであり、ドア本体部４１は、第１ギヤとしてのラック４２を有している。ラック４２は、ドア本体部４１の空気流れ上流側の面におけるドア本体部４１の幅方向両端部近傍に配置されている。

吹出モードドア４０は、エアミックスドア３０と同様に、第２ギヤとしてのピニオン４３を備えており、このピニオン４３は、ドア本体部４１の幅方向に延びる回転軸４４に結合されている。回転軸４４の一端部は、吹出モードドア４０を移動させる駆動手段としての図示しないドア駆動装置（サーボモータ等）に結合されている。また、回転軸４４は、エアミックスドア３０の回転軸３４と同様、その軸線方向から見た断面が、扁平形状（本例では楕円形状）になっている。なお、回転軸４４の詳細な構成については後述する。

吹出モードドア４０のドア本体部４１の移動をガイドするガイド溝４５は、エアミックスドア３０におけるガイド溝３５と同様に、ドア本体部４１の空気流れ上流側に位置する上流側壁部４５ａと、ドア本体部４１の空気流れ下流側に位置する下流側壁部４５ｂとを有している。

上述したエアミックスドア３０を駆動するドア駆動装置、および吹出モードドアを駆動するドア駆動装置等のアクチュエータの作動は、図示しない空調制御装置（ＥＣＵ）によって制御される。

空調制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この空調制御装置は、そのＲＯＭ内に空調装置制御プログラムを記憶しており、その空調装置制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、各種運転モードを実行し、運転モードに応じて空調制御装置の出力側に接続された空調制御機器の作動を制御する。

ここで、運転モードとしては、エアミックスドア３０により冷風バイパス通路１７を全開する最大冷房時において、吹出モードドア４０によりフェイス開口部２５を全開するフェイスモードとする第１モードや、エアミックスドア３０により加熱用冷風通路１６を全開する最大暖房時において、吹出モードドア４０によりデフロスタ開口部２４を全開するデフロスタモードとする第２モード等がある。

次に、エアミックスドア３０の回転軸３４および吹出モードドア４０の回転軸４４の詳細な構成について説明する。図４は第１モードの室内空調ユニット１０を示す断面図、図５は第２モードの室内空調ユニット１０を示す断面図である。図４および図５中、実線矢印は空気の流れを示している。

図４および図５に示すように、エアミックスドア３０の回転軸３４の回転角度は、第１モード（すなわち最大冷房時）および第２モード（すなわち最大暖房時）の双方において、回転軸３４の軸線方向から見た断面形状が、空気流れ方向に直交する方向よりも空気流れ方向の方が長い扁平形状になるように、設定されている。

また、エアミックスドア３０と同様に、吹出モードドア４０の回転軸４４の回転角度は、第１モード（すなわちフェイスモード）および第２モード（すなわちデフロスタモード）の双方において、回転軸４４の軸線方向から見た断面形状が、空気流れ方向に直交する方向よりも空気流れ方向の方が長い扁平形状になるように、設定されている。

ところで、エアミックスドア３０の回転軸３４の回転角度は、具体的には次のように設定される。すなわち、第１モード（最大冷房位置）から第２モード（最大暖房位置）へ移行する際のエアミックスドア３０のドア本体部３１の移動量がＬ［ｍｍ］、ピニオン３３のピッチ円直径がＤ［ｍｍ］、ｎが自然数であるとしたとき、第１モードから第２モードへ移行する際の回転軸３４の回転角度α［ｒａｄ］は、次の数式５および数式６を満たすように設定されている。

（数５）
Ｌ＝Ｄ×α／２
（数６）
α＝θ＋（ｎ−１）π
ここで、図６はエアミックスドア３０の回転軸３４をその軸線方向から見た模式図である。図６では、回転軸３４は、第１モード時の停止位置を実線で示し、第２モード時の停止位置を破線で示している。図６に示すように、上記数式６において、θ［ｒaｄ］は、第１モード（最大冷房位置）における回転軸３４の軸線方向からみた長手方向と、第２モード（最大暖房位置）における回転軸３４の軸線方向からみた長手方向とのなす変位角である。

続いて、上記数式５、６に示される回転軸３４の回転角度αの許容範囲について検討を行った。図７は検討結果を示すもので、横軸は、回転軸３４の軸線方向から見た断面において、回転軸３４が車両前後方向に平行になっている場合を０°としたときの回転軸３４の回転角度であり、縦軸はケース１１内を流通する空気の圧力損失である。

図７中、破線ａは、本実施形態の室内空調ユニット１０においてエアミックスドア３０を最大冷房位置とした場合を示しており、実線ｂは、破線ａと同様の構成の室内空調ユニットに対して、エアミックスドア３０の回転軸３４を従来の形状（すなわち回転軸３４の軸線方向から見た断面形状が円形状）としたものにおいて、エアミックスドア３０を最大冷房位置とした場合を示している。

図７から明らかなように、エアミックスドア３０の回転軸３４の回転角度を７０°にした場合、圧力損失が最も小さくなる。以下、圧力損失が最も小さくなるときの回転軸３４の回転角度（本例では７０°）を、最小損失角度という。

回転軸３４の回転角度を４０〜１００°の範囲内、すなわち最小損失角度±３０°にすることにより、回転軸３４の軸線方向から見た断面形状が円形状になっている従来のエアミックスドアと比較して圧力損失を低減することができる。さらに、回転軸３４の回転角度を５０〜９０°の範囲内、すなわち最小損失角度±２０°にすることにより、上記従来のエアミックスドアと比較して圧力損失をより確実に低減することができる。

したがって、上記数式１における回転軸３４の回転角度αの許容範囲は、±３０°（π／６［ｒａｄ］）とするのが望ましく、さらに±２０°（π／９［ｒａｄ］）とすることがより望ましい。

このため、エアミックスドア３０における第１モード（最大冷房位置）から第２モード（最大暖房位置）へ移行する際の回転軸３４の回転角度α［ｒａｄ］は、次の数式７および数式８を満たすように設定することができる。

（数７）
Ｌ＝Ｄ×α／２
（数８）
α＝θ＋（ｎ−１）π±（π／６）
さらに、エアミックスドア３０の回転軸３４の回転角度α［ｒａｄ］を、次の数式９および数式１０を満たすように設定することで、回転軸３４近傍を通過する空気の通風抵抗をより低減することができる。

（数９）
Ｌ＝Ｄ×α／２
（数１０）
α＝θ＋（ｎ−１）π±（π／９）
なお、エアミックスドア３０の回転軸３４の回転角度αは、例えばピニオン３３のギヤ径を変更することにより調整することができる。

また、吹出モードドア４０の回転軸４４の回転角度も、エアミックスドア３０と同様に設定することができる。すなわち、第１モード（フェイスモード）から第２モード（デフロスタモード）へ移行する際の吹出モードドア４０のドア本体部４１の移動量がＬ_ｆ［ｍｍ］、ピニオン４３のピッチ円直径がＤ_ｆ［ｍｍ］、第１モード（フェイスモード）における回転軸４４の軸線方向からみた長手方向と、第２モード（デフロスタモード）における回転軸４４の軸線方向からみた長手方向とのなす変位角がθ_ｆ［ｒaｄ］、ｎが自然数であるとしたとき、第１モードから第２モードへ移行する際の回転軸４４の回転角度α_ｆ［ｒａｄ］は、次の数式１１および数式１２を満たすように設定することができる。

（数１１）
Ｌ_ｆ＝Ｄ_ｆ×α_ｆ／２
（数１２）
α_ｆ＝θｆ＋（ｎ−１）π±（π／６）
さらに、吹出モードドア４０の回転軸４４の回転角度α_ｆ［ｒａｄ］を、次の数式１３および数式１４を満たすように設定することで、回転軸４４近傍を通過する空気の通風抵抗をより低減することができる。

（数１３）
Ｌ_ｆ＝Ｄ_ｆ×α_ｆ／２
（数１４）
α_ｆ＝θｆ＋（ｎ−１）π±（π／９）
なお、吹出モードドア４０の回転軸４４の回転角度α_ｆは、例えばピニオン４３のギヤ径を変更することにより調整することができる。

以上説明したように、本実施形態の車両用空調装置によれば、第１モードおよび第２モードの両モードにおいて、エアミックスドア３０の回転軸３４の軸線方向から見た断面形状、および吹出モードドア４０の回転軸４４の軸線方向から見た断面形状の双方を、各回転軸３４、４４近傍の空気流れ方向に直交する方向よりも空気流れ方向に平行な方向の方が長い扁平形状にできる。このため、第１モードおよび第２モードの両モードにおいて、各回転軸３４、４４が設けられた部分を通過する空気の通風抵抗を低減できる。したがって、複数のモードにおいて通風抵抗を低減することが可能となる。

ところで、車両用空調装置では、冷房熱負荷が非常に大きい条件下で冷房を始動する際には、車室内温度を急速に引き下げるために非常に大きな冷房能力が要求される。その結果、車室内への吹出風量も最大限に増大することが要求される。このような最大冷房時（フェイスモード）での吹出風量は、冬期の最大暖房時での吹出風量よりも大きな風量が要求される。

これに対し、本実施形態では、第１モードを最大冷房時とするとともに、第２モードを最大暖房時とすることで、最大冷房時および最大暖房時の双方において、エアミックスドア３０の回転軸３４近傍を通過する空気の通風抵抗を低減することができる。そのため、最も大きな吹出風量が要求される、すなわち最も通風抵抗を低減したい最大冷房時において通風抵抗を低減できるとともに、最大暖房時においても通風抵抗を低減できるので、実用上、極めて有効である。

さらに、本実施形態では、第１モードをフェイスモードとするとともに、第２モードをデフロスタモードとすることで、フェイスモードおよびデフロスタモードの双方において、吹出モードドア４０の回転軸４４近傍を通過する空気の通風抵抗を低減することができる。そのため、最も大きな吹出風量が要求される、すなわち最も通風抵抗を低減したいフェイスモードにおいて通風抵抗を低減できるとともに、デフロスタモードにおいても通風抵抗を低減できるので、実用上、極めて有効である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図８および図９に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、室内空調ユニット１０内の構成機器（蒸発器１３、ヒータコア１５等）および開口部２４〜２６の配置が異なっている。

図８は本第２実施形態における第１モードの室内空調ユニット１０を示す断面図、図９は本第２実施形態における第２モードの室内空調ユニット１０を示す断面図である。図８および図９中、実線矢印は空気の流れを示している。

図８および図９に示すように、ケース１１の車両下方側の部位に、空気入口空間１２が形成されている。空気入口空間１２の車両上方側には、蒸発器１３が略水平方向に配置されている。

ケース１１内部において、蒸発器１３の車両上方側に、ヒータコア１５、加熱用冷風通路１６、冷風バイパス通路１７、および混合空間１８が形成されている。冷風バイパス通路１７は、蒸発器１３の車両上方側であって、かつ、ヒータコア１５の車両後方側に形成されている。

蒸発器１３の直後には、エアミックスドア３０が配置されている。このエアミックスドア３０は、車両前後方向に円弧状に湾曲して延びる板状に形成されたドア本体部３１を有し、ケース１１内にスライド移動可能に配置されて加熱用冷風通路１６および冷風バイパス通路１７を開閉するスライドドアで構成されている。

エアミックスドア３０のドア本体部３１を車両前方側に移動（スライド）させることによって、冷風バイパス通路１７側の通路開度を増加させて加熱用冷風通路１６側の通路開度を減少させる。逆に、ドア本体部３１を車両後方側に移動（スライド）させることによって、冷風バイパス通路１７側の通路開度を減少させて加熱用冷風通路１６側の通路開度を増加させる。

ケース１１の空気流れ最下流部、すなわち車両上方側には、混合空間１８から空調対象空間である車室内へ温度調整された送風空気を吹き出す開口部２４〜２６が配置されている。

具体的には、ケース１１の上面部であって、車両前方側には、デフロスタ開口部２４が設けられている。デフロスタ開口部２４は、板状のデフロスタドア２４０により開閉される。

ケース１１の上面部であって、デフロスタ開口部２４の車両後方側には、フェイス開口部２５が設けられている。また、ケース１１の車両後方側の面であって、エアミックスドア３０の車両上方側には、フット開口部２６が設けられている。

フェイス開口部２５およびフット開口部２６の直前には、フェイス開口部２５を通過させる空調風およびフット開口部２６を通過させる空調風の風量を調整する吹出モードドア４０が配置されている。この吹出モードドア４０は、車両上下方向に円弧状に湾曲して延びる板状に形成されたドア本体部４１を有し、ケース１１内にスライド移動可能に配置されてフット開口部２６およびフェイス開口部２５を開閉するスライドドアで構成されている。

吹出モードドア４０のドア本体部４１を車両下方に移動（スライド）させることによって、フェイス開口部２５の開度を増加させてフット開口部２６の開度を減少させる。逆に、ドア本体部４１を車両上方に移動（スライド）させることによって、フェイス開口部２５の開度を減少させてフット開口部２６の開度を増加させる。

すなわち、吹出モードドア４０のドア本体部４１を移動させることにより、フット開口部２６を全閉するとともにフェイス開口部２５を全開するフェイスモード、フット開口部２６およびフェイス開口部２５の双方を開放するバイレベルモード、およびフット開口部２６を全開するとともにフェイス開口部２５を全閉するフットモードを設定できるようになっている。

ここで、本実施形態の運転モードとしては、エアミックスドア３０により冷風バイパス通路１７を全開する最大冷房時において、吹出モードドア４０によりフェイス開口部２５を全開するフェイスモードとする第１モードや、エアミックスドア３０により加熱用冷風通路１６を全開する最大暖房時において、吹出モードドア４０によりフット開口部２６を全開するフットモードとする第２モード等がある。

エアミックスドア３０の回転軸３４の回転角度は、第１モード（すなわち最大冷房時）および第２モード（すなわち最大暖房時）の双方において、回転軸３４の軸線方向から見た断面形状が、空気流れ方向に直交する方向よりも空気流れ方向の方が長い扁平形状になるように、設定されている。

また、エアミックスドア３０と同様に、吹出モードドア４０の回転軸４４の回転角度は、第１モード（すなわちフェイスモード）および第２モード（すなわちフットモード）の双方において、回転軸４４の軸線方向から見た断面形状が、空気流れ方向に直交する方向よりも空気流れ方向の方が長い扁平形状になるように、設定されている。

本実施形態によれば、第１モードをフェイスモードとするとともに、第２モードをフットモードとすることで、フェイスモードおよびフットモードの双方において、吹出モードドア４０の回転軸４４近傍を通過する空気の通風抵抗を低減することができる。そのため、最も大きな吹出風量が要求される、すなわち最も通風抵抗を低減したいフェイスモードにおいて通風抵抗を低減できるとともに、フットモードにおいても通風抵抗を低減できるので、実用上、極めて有効である。

（他の実施形態）
上述の各実施形態では、本発明のスライドドアを、エアミックスドア３０および吹出モードドア４０の双方に適用した例について説明したが、これに限らず、エアミックスドア３０および吹出モードドア４０のいずれか一方に適用してもよい。

１６ 加熱用冷風通路（空気通路）
１７ 冷風バイパス通路（空気通路）
３０ エアミックスドア（スライドドア）
３１ ドア本体部
３２ ラック（第１ギヤ）
３３ ピニオン（第２ギヤ）
３４ 回転軸
４０ 吹出モードドア（スライドドア）
４１ ドア本体部
４２ ラック（第１ギヤ）
４３ ピニオン（第２ギヤ）
４４ 回転軸

Claims (6)

1. 複数の空気通路（１６、１７）を形成するケース（１１）と、
   板状に形成されたドア本体部（３１、４１）を有し、前記ケース（１１）内にスライド移動可能に配置されて前記複数の空気通路（１６、１７）を開閉するスライドドア（３０、４０）と、
   前記ドア本体部（３１、４１）に設けられ、前記スライドドア（３０、４０）の移動方向に配置された第１ギヤ（３２、４２）と、
   前記スライドドア（３０、４０）を移動させるための駆動手段により回転駆動される回転軸（３４、４４）と、
   前記回転軸（３４、４４）に設けられ、前記第１ギヤ（３２、４２）と噛み合う第２ギヤ（３３、４３）とを備え、
   前記複数の空気通路（１６、１７）のうち一の空気通路（１７）を開放する第１モード、および前記複数の空気通路（１６、１７）のうち前記一の空気通路（１７）を除く他の空気通路（１６）を開放する第２モードの双方において、前記回転軸（３４、４４）の軸線方向から見た断面形状が、前記回転軸（３４、４４）近傍の空気流れ方向に直交する方向よりも前記空気流れ方向に平行な方向の方が長い扁平形状になるように、前記回転軸（３４、４４）の回転角度が設定されていることを特徴とする空気通路開閉装置。
2. 前記第１モードから前記第２モードへ移行する際の前記回転軸（３４、４４）の回転角度α［ｒａｄ］は、前記第１モードから前記第２モードへ移行する際の前記スライドドア（３０、４０）の移動量がＬ［ｍｍ］、前記第２ギヤ（３３、４３）のピッチ円直径がＤ［ｍｍ］、前記第１モードにおける前記回転軸（３４、４４）の軸線方向からみた長手方向と、前記第２モードにおける前記回転軸（３４、４４）の軸線方向からみた長手方向とのなす変位角がθ［ｒａｄ］、ｎが自然数であるとして、次の数式１および数式２
   （数１）
   Ｌ＝Ｄ×α／２
   （数２）
   α＝θ＋（ｎ−１）π±（π／６）
   にて示される関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の空気通路開閉装置。
3. 前記第１モードから前記第２モードへ移行する際の前記回転軸（３４、４４）の回転角度α［ｒａｄ］は、次の数式３および数式４
   （数３）
   Ｌ＝Ｄ×α／２
   （数４）
   α＝θ＋（ｎ−１）π±（π／９）
   にて示される関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の空気通路開閉装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空気通路開閉装置を備える車両用空調装置であって、
   前記ケース（１１）内に配置され、車室内へ吹き出される空気を加熱する加熱用熱交換器（１５）と、
   前記ケース（１１）内に形成され、前記加熱用熱交換器（１５）をバイパスして空気が流れる冷風バイパス通路（１７）と、
   前記ケース（１１）内に形成され、前記加熱用熱交換器（１５）にて加熱される空気が流れる加熱用冷風通路（１６）と、
   前記ケース（１１）内に配置され、前記冷風バイパス通路（１７）を通過する空気風量と前記加熱用冷風通路（１６）を通過する空気風量との割合を調整するエアミックスドア（３０）とを備え、
   前記エアミックスドア（３０）は、前記スライドドアにより構成されており、
   前記第１モードは、前記エアミックスドア（３０）が前記冷風バイパス通路（１７）を全開する最大冷房時であり、
   前記第２モードは、前記エアミックスドア（３０）が前記加熱用冷風通路（１６）を全開する最大暖房時であることを特徴とする車両用空調装置。
5. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空気通路開閉装置を備える車両用空調装置であって、
   前記ケース（１１）に形成され、車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイス開口部（２５）と、
   前記ケース（１１）に形成され、車両の窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタ開口部（２４）と、
   前記ケース（１１）内に配置され、前記フェイス開口部（２５）を全開するフェイスモードと、前記デフロスタ開口部（２４）を全開するデフロスタモードとを切り替える吹出モードドア（４０）とを備え、
   前記吹出モードドア（４０）は、前記スライドドアにより構成されており、
   前記第１モードは前記フェイスモードであり、前記第２モードは前記デフロスタモードであることを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空気通路開閉装置を備える車両用空調装置であって、
   前記ケース（１１）に形成され、車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイス開口部（２５）と、
   前記ケース（１１）に形成され、車室内乗員の足元側へ向けて空気を吹き出すフット開口部（２６）と、
   前記ケース（１１）内に配置され、前記フェイス開口部（２５）を全開するフェイスモードと、前記フット開口部（２６）を全開するフットモードとを切り替える吹出モードドア（４０）とを備え、
   前記吹出モードドア（４０）は、前記スライドドアにより構成されており、
   前記第１モードは前記フェイスモードであり、前記第２モードは前記フットモードであることを特徴とする車両用空調装置。

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