(57)【要約】【課題】更なる異音の抑制を可能とする開閉ドアおよび空気通路開閉装置を提供する。【解決手段】ドア基板（１９ａ）と、弾性変形可能であって、ドア基板（１９ａ）の外周縁に形成されるシール部（１９ｂ）とを備え、ケース（１０）内に形成されて、空気が流通する空気流路の開口部（１７ａ）を開閉すると共に、閉じた時に、シール部（１９ｂ）によって、シール部（１９ｂ）と開口部（１７ａ）周囲との間をシールする開閉ドアにおいて、シール部（１９ｂ）の先端部（１９ｄ）を、ドア基板（１９ａ）の外周縁の延びる外周縁延設方向と直交する断面形状が外周縁延設方向に滑らかに変化するように形成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドア基板（１９ａ）と、
弾性変形可能であって、前記ドア基板（１９ａ）の外周縁に形成されるシール部（１９ｂ）とを備え、
ケース（１０）内に形成されて空気が流通する空気流路の開口部（１７ａ）を開閉すると共に、閉じた時に、前記シール部（１９ｂ）によって、前記シール部（１９ｂ）と前記開口部（１７ａ）周囲との間をシールする開閉ドアにおいて、
前記シール部（１９ｂ）の先端部（１９ｄ）は、前記ドア基板（１９ａ）の外周縁の延びる外周縁延設方向と直交する断面形状が前記外周縁延設方向に沿って滑らかに変化するように形成されていることを特徴とする開閉ドア。
【請求項２】
前記ケース（１０）内には、前記空気流路および前記開口部（１７ａ）とは異なる他の空気流路（１８）および他の開口部（１８ａ）が形成されており、
前記ドア基板（１９ａ）および前記シール部（１９ｂ）は、それぞれの表裏両面を用いて、前記開閉および前記シールを行うことを特徴とする請求項１に記載の開閉ドア。
【請求項３】
前記先端部（１９ｄ）は、凹凸形状に形成されることで前記断面形状が前記外周縁延設方向に沿って滑らかに変化するように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉ドア。
【請求項４】
前記凹凸形状は、前記外周縁延設方向に連続した螺旋状の凸部（１９ｆ）が形成されることによって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の開閉ドア。
【請求項５】
前記先端部（１９ｄ）は前記外周縁延設方向に延びる円柱形状の円柱部（１９ｅ）を有し、前記凸部（１９ｆ）は前記円柱部（１９ｅ）の外周面に沿うように螺旋状に形成されており、
前記円柱部（１９ｅ）の直径（Ｄ）に対する前記凸部（１９ｆ）の突出高さ（ａ）の比（ａ／Ｄ）は、０．１８より大きく０．４より小さい範囲に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の開閉ドア。
【請求項６】
内部に空気が流通する空気流路の開口部（１７ａ，１８ａ）を備えるケーシング（１０）と、
当該ケーシング（１０）内に配置され、前記開口部（１７ａ，１８ａ）を通過する空気の流量を調整する請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の開閉ドア（１９）と
を有する空気通路開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開閉ドアおよび空気通路開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気通路開閉装置に使用される開閉ドアとして、特許文献１に示されるものが知られている。即ち、この開閉ドアは、回動位置調整によってケース内の空気流路の開口部を開閉するものであり、矩形板状のドア基板の外周縁に弾性変形可能なリップシール部を備えている。そして、リップシール部の先端部には、ドア基板の外周縁延設方向に連続的に並ぶ矩形状の凹凸形状が形成されている。
【０００３】
この開閉ドアにおいては、ドア基板の回動位置によって開口部との隙間が微小隙間として形成される場合に、この微小隙間を通過する空気流れによって発生する異音を凹凸形状によって低減するようにしている。即ち、凹凸形状によって、リップシール部と開口部との隙間を通過する空気の流れを撹乱して、空気流れが層流化して渦列が発生することを抑制することで、異音の発生を低減するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−１３８６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発生する異音の周波数は、渦の発生周期に相関し、渦の発生周期は、ストローハル数と空気が通過するリップシール部の先端部の断面形状によって決定される。このため、上記矩形状に連続する凹凸形状を備える従来技術においては、凹凸形状のうち、凹部領域、凸部領域のそれぞれに同一周期の渦が発生することになり、各領域での異音のレベルが増幅されるという面があり、更なる異音低減の余地を残していた。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑み、更なる異音の抑制を可能とする開閉ドアおよび空気通路開閉装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、ドア基板（１９ａ）と、弾性変形可能であって、ドア基板（１９ａ）の外周縁に形成されるシール部（１９ｂ）とを備え、ケース（１０）内に形成されて空気が流通する空気流路の開口部（１７ａ）を開閉すると共に、閉じた時に、シール部（１９ｂ）によって、シール部（１９ｂ）と開口部（１７ａ）周囲との間をシールする開閉ドアにおいて、シール部（１９ｂ）の先端部（１９ｄ）は、ドア基板（１９ａ）の外周縁の延びる外周縁延設方向と直交する断面形状が外周縁延設方向に沿って滑らかに変化するように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
ドア基板（１９ａ）の位置に応じて、シール部（１９ｂ）と開口部（１７ａ）周囲との間が微小隙間となる場合に、この微小隙間を空気が通過するとシール部（１９ｂ）の先端部（１９ｄ）後方に渦（カルマン渦）が発生する。この渦の発生周期は、ストローハル数に比例する。ストローハル数は、レイノルズ数と先端部（１９ｄ）の断面形状とによる関数で表され、また、この渦によって発生する異音の周波数は、渦の発生周期に相関する。
【０００９】
本構成によれば、先端部（１９ｄ）の断面形状をドア基板（１９ａ）の外周縁延設方向に滑らかに変化するように形成しているので、微小隙間を通過した空気流れにおいて、外周縁延設方向に沿って、ストローハル数、渦の発生周期、更には発生異音の周波数を少しずつ異なるものとすることができる。よって、外周縁延設方向に沿って同一周波数の異音が発生する領域を減らすことで、換言すれば、外周縁延設方向に沿って異音の周波数を分散させることで、トータルの異音のレベルを低減することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、ケース（１０）内には、空気流路および開口部（１７ａ）とは異なる他の空気流路（１８）および他の開口部（１８ａ）が形成されており、ドア基板（１９ａ）およびシール部（１９ｂ）は、それぞれの表裏両面を用いて、開閉およびシールを行うことを特徴とする。
【００１１】
上記の従来技術においては、ドア基板の表裏両面を用いて２つの開口部（ヒータコア側とバイパス側）を開閉するものとしている。そして、シール部の先端部（シール突起部）の更に先端に凸部が連続的に形成されている。このため、凸部がいずれかの開口部の周囲に対して邪魔をせずに、両開口部周囲に対してシール突起部を確実に開口部周囲に当接させるために、シール部材は両開口部用に二股に分かれるように形成されていた。このようなシール部材では、その形状が複雑となり、製造作業が非常に煩雑になる。
【００１２】
本構成の開閉ドアにおいては、上記で説明したように、シール部（１９ｂ）の先端部（１９ｄ）の断面形状を滑らかに変化させることで、発生異音の周波数をずらし、トータルの異音のレベルを低減可能とするものであり、従来技術のような極端な凹凸差を必要としない。よって、先端部（１９ｄ）自体に本来のシール機能を持たせることができるので、従来技術のようにシール部を二股に形成する必要が無く、２つの開口部（１７ａ，１８ａ）に対してドア基板（１９ａ）およびシール部（１９ｂ）のそれぞれの表裏両面を用いて開閉およびシールを好適に達成する開閉ドアとすることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、先端部（１９ｄ）は、凹凸形状に形成されることで断面形状が外周縁延設方向に沿って滑らかに変化するように形成されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、断面形状が外周縁延設方向に沿って滑らかに変化する形状を簡単に構成できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、凹凸形状は、外周縁延設方向に連続した螺旋状の凸部（１９ｆ）が形成されることによって構成されていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、螺旋状の凸部（１９ｆ）によって、先端部（１９ｄ）の断面形状を外周縁延設方向に沿って細かく徐々に変化するように容易に構成することができる。したがって、外周縁延設方向に沿うストローハル数の変化がさらに細密化されて、同一周期の渦の発生領域を減らし、ひいては異音を低減することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、先端部（１９ｄ）は外周縁延設方向に延びる円柱形状の円柱部（１９ｅ）を有し、凸部（１９ｆ）は円柱部（１９ｅ）の外周面に沿うように螺旋状に形成されており、円柱部（１９ｅ）の直径（Ｄ）に対する凸部（１９ｆ）の突出高さ（ａ）の比（ａ／Ｄ）は、０．１８より大きく０．４より小さい範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１８】
凸部（１９ｆ）の突出高さ（ａ）が直径（Ｄ）に対して大きすぎると、凹凸形状の凹部から風が洩れて、いわゆるシール洩れが生じてしまう。一方、凸部（１９ｆ）の突出高さ（ａ）が直径（Ｄ）に対して小さすぎると、シール洩れの虞は少なくなるものの、異音防止効果が十分に得られなくなる虞が生じる。
【００１９】
本構成によれば、シール洩れを抑制しつつ、異音防止効果を奏することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、内部に空気が流通する空気流路の開口部（１７ａ，１８ａ）を備えるケーシング（１０）と、ケーシング（１０）内に配置され、開口部（１７ａ，１８ａ）を通過する空気の流量を調整する請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の開閉ドア（１９）とを有することを特徴とする。
【００２１】
これにより、空気通路内の開閉ドアにおいて、異音発生やシール洩れが好適に抑制された空気通路開閉装置として構成することができる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の開閉ドア１９および空気通路開閉装置２を適応した一実施形態である車両用空調装置１の模式図である。図１に示すように、車室内（空調室内）を空調する車両用空調装置１は、内部に空気流路が形成される空調ケーシング１０を有し、この空調ケーシング１０内の空気上流側部位には、内外気切換装置１１が設けられている。内外気切換装置１１には、内気を導入するための内気導入口１２と外気を導入するための外気導入口１３とが開口形成されているとともに、これらの各導入口１２，１３を選択的に開閉する内外気切換ドア１４が設けられている。この内外気切換ドア１４を回動作動させることで、各導入口１２，１３を選択的に開閉するようになっている。
【００２４】
内外気切換装置１１の下流側部位には、両導入口１２，１３から吸入された空気を送風する送風機１５が配設され、この送風機１５の空気下流側には、室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器１６が配設されている。
【００２５】
蒸発器１６の空気下流側には、空気を加熱するヒータコア１７が配設されており、このヒータコア１７は、走行用エンジン（図示略）の冷却水を熱源として空気を加熱している。
【００２６】
蒸発器１６の下流側には、ヒータコア１７をバイパスするバイパス流路１８が形成され、ヒータコア１７の空気上流側には、ヒータコア１７を通る風量とバイパス流路１８を通る風量との風量割合を調節するエアミックスドア１９（開閉ドア）が、シャフト部１９ｃ（回動軸）を中心に揺動可能に配設されている。
【００２７】
そして、エアミックスドア１９の開閉角度が図示しないエアコンＥＣＵによって所定角度に制御されることによって、ヒータコア１７を通過する空気の流通流路におけるヒータコア側開口部１７ａ（開口部）、および、バイパス流路１８側におけるバイパス流路側開口部１８ａ（その他の開口部）が開閉制御されるようになっている。全ての流通空気がヒータコア側開口部１７ａを通過する態様を、図１において実線で示しており、全ての流通空気がバイパス流路側開口部１８ａを通過する態様を、図１において二点鎖線で示している。
【００２８】
そして、空調ケーシング１０の最下流側部位には、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフェイス吹出口２１と、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口２２と、フロントガラスの内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口２３とが形成されており、各吹出口２１〜２３の空気上流側部位には、吹出モードを切り換える吹出モード切換ドア２４ａ〜２４ｃが配設されている。
【００２９】
次に、本発明の要部である空気通路開閉装置２について、特にエアミックスドア１９の構造に着目して、図２〜図４を参照して詳述する。
【００３０】
図２は、エアミックスドアの全体を示す図であり、（ａ）は正面図（空気流れ方向側から見た図）、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ部を示す断面図である。である。図２に示すように、エアミックスドア１９は、正面視略矩形状をなすドア基板１９ａ、ドア基板１９ａのコ字形状の外縁部に設けられるリップシール部１９ｂ（図２において網掛けで示す部位）、および、ドア基板１９ａを回転させるシャフト部１９ｃ等を備えている。
【００３１】
図３は、リップシール部１９ｂの先端部１９ｄ（図２において破線で示す部分であって、リップシール部１９ｂのコ字形状をなす外縁先端部）を示す拡大図であって、図４は、リップシール部１９ｂの先端部１９ｄの軸方向（軸線Ｍ）と直交する断面形状を示す図である。なお、軸方向（軸線Ｍであって、「外周縁延設方向」に相当する。）は先端部１９ｄの延設方向に一致し、図２において、エアミックスドア１９の上辺部位に相当する先端部１９ｄの軸方向（軸線Ｍ）は左右方向となり、エアミックスドア１９の両側部位に相当する先端部１９ｄの軸方向（軸線Ｍ）はそれぞれ上下方向となる。
【００３２】
図３、図４に示すように、リップシール部１９ｂの先端部１９ｄは、軸方向（軸線Ｍ）に延びる円柱部１９ｅを有している。この円柱部１９ｅには、凸部１９ｆが、円柱部１９ｅの外周面を取り巻くように螺旋状に連続して突出形成されている。
【００３３】
図４（ａ）〜（ｃ）に示す断面形状は一部の断面に過ぎず、軸方向（軸線Ｍ）と直交する断面形状を軸方向（軸線Ｍ）へ細分化して見ていくと、その断面形状は、あたかも凸部１９ｆが円柱部１９ｅの周りを徐々に移動していくように、軸方向（軸線Ｍ）に沿って滑らかに変化するように形成されている。
【００３４】
本実施形態では、円柱部１９ｅの直径Ｄ＝１．７ｍｍ、凸部１９ｆの突出高さａ＝０．４ｍｍ程度となっている。
【００３５】
なお、リップシール部１９ｂは、エラストマ等の弾性樹脂部材であって、シール時（各開口部１７ａ，１８ａの閉塞時）には容易に弾性変形することで空調ケーシング１０側の各開口部１７ａ，１８ａの縁部に圧触して、各開口部１７ａ，１８ａがシールされるようになっている。
【００３６】
次に、上記のように構成される空気通路開閉装置２の作用効果について述べる。
【００３７】
エアミックスドア１９の開閉角度がエアコンＥＣＵ（図示略）によって所定に制御されてエアミックスドア１９が回動し始めるときや、開閉角度自体が小さく設定されること等により、リップシール部１９ｂと開口部１７ａ，１８ａとの間に微少な隙間が生じることがある。リップシール部１９ｂと開口部１７ａ，１８ａの縁部との微少隙間を通過した空気流れによる渦の周波数ｆは、一般に次の式で与えられる。
【００３８】
（数１）
ｆ＝Ｓｔ×（Ｖ／Ｄ）
ここで、Ｓｔはストローハル数（レイノルズ数Ｒｅと断面形状（本実施形態では先端部１９ｄの断面形状）により決定される。）であり、Ｖは代表速度（平均速度）であり、Ｄは代表長さ（本実施形態においては、円柱部１９ｅの直径Ｄ）である。
【００３９】
一般的に、異音レベルは渦発生の周波数ｆと相関があり、長手方向（軸方向（軸線Ｍ））に直交する断面形状が同じ形状で続いていると、同一周波数の渦の発生領域が多くなり、相乗効果により発生する異音のレベルが大きくなってしまう。
【００４０】
本実施形態では、図４に示されるように、先端部１９ｄの断面形状を軸方向（軸線Ｍ）において連続的に変化させているため、先端部１９ｄの下流側において軸方向（軸線Ｍ）に沿ってストローハル数Ｓｔおよび周波数ｆが少しずつ異なってくる。これにより、エアミックスドア１９とケーシング１０側の開口部１７ａ，１８ａとの隙間の下流側には、異なる複数の周波数レベルが発生して、同一周波数の渦の発生領域が減り、発生する異音のレベルを効果的に軽減することができる。したがって、円柱部１９ｅの外周面に螺旋状の凸部１９ｆを形成するという簡単な構成によって、異音の原因となる渦が所定の周期にて安定的に発生することを抑制でき、異音を確実に軽減することができる。
【００４１】
なお、本実施形態のように、凸部１９ｆを円柱部１９ｅの外周面に螺旋状に設けることで、その突出高さａを０．４ｍｍと非常に小さく設定しても十分な異音抑制効果が得られる。このため、突出部分におけるシール不良も極めて小さく、許容範囲内に抑えることができる。
【００４２】
次に、凸部１９ｆの突出高さａと異音発生、およびシール不良の関係について、その許容範囲について説明する。
【００４３】
図５は、突出比率（円柱部１９ｅの直径Ｄに対する凸部１９ｆの突出高さａの比（ａ／Ｄ））と異音発生の関係を示す図である。図５において、横軸は突出比率を示す。そして、黒丸印は異音が発生したことを示し、ブラス印（＋）は異音が発生しなかったことを示している。
【００４４】
図５に示すように、突出比率が０．１８より大きい場合には異音が発生していないことがわかる。したがって、異音抑制の観点からは、突出比率を０．１８より大きい値に設定することが望ましい。
【００４５】
図６は、突出比率に対する風洩れ比率（シール不良の度合い）の関係を示す図である。図６において、横軸は突出比率を示す。そして、縦軸は、凸部１９ｆの突出高さａが０のとき、すなわち、凸部１９ｆが形成されていないときの風洩れ量を１としたときの比率（以下、風洩れ比率という。）を示している。
【００４６】
風洩れ量の許容範囲は、凸部１９ｆの突出高さａが０のときの風洩れ量の５倍内としたいため、風洩れ比率の許容範囲は５となる。したがって、図６に示すように、風洩れ抑制の観点からは、突出比率を０．４より小さい値に設定することが望ましい。
【００４７】
以上のことから、異音発生およびシール不良の両方を効果的に抑制するためには、突出比率（ａ／Ｄ）の値を０．１８より大きく０．４より小さい範囲に設定することが望ましい。本実施形態では、突出比率が０．２３であり、この許容範囲内に設定されている。
【００４８】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、円柱部１９ｅに螺旋状の凸部１９ｆを設ける構成としたが、図７、図８に示すように、螺旋状の凹部１９ｇを設ける構成としてもよい。要は、先端部１９ｄの延設方向を軸方向（軸線Ｍ）とした場合に、軸方向（軸線Ｍ）と直交する断面形状が軸方向（軸線Ｍ）に沿って滑らかに変化するように形成されていればよい。すなわち、ストローハル数Ｓｔの変化がより細分化される上記実施形態がより好適ではあるが、断面形状の変化により、後方流れでのストローハル数Ｓｔおよび周波数ｆを異ならせることができる形状であれば、異音を軽減することができる。
【００４９】
その他の形状としては、例えば、凸部１９ｆを設けず、先端部１９ｄの一端側から他端側に向けて円柱部１９ｅが徐々に太くなる構成や、円柱部１９ｅに対して外形形状が曲線（例えば半円形状）の凸部が竹の節のように軸方向（軸線Ｍ）に沿って所定間隔で複数個形成されている構成でも良い。
【００５０】
上記実施形態では、エアミックスドア１９として説明したが、その他の部位に使用されるドア、例えば、内外気切替ドア１４等に本発明を適用しても良い。また、ドアの両面を使用して開口部を閉塞するタイプでないドアに適用しても良い。
【００５１】
さらに、例えば、図９に示すように、バタフライタイプのドア１９Ａや、Ｖ字タイプのドアにも適用可能である。
【００５２】
上記実施形態では、リップシール部１９ｂのコ字状の先端部１９ｄの全てに螺旋状の凸部１９ｆを形成したが、必ずしも先端部１９ｄの全ての辺に形成する必要はない。例えば、より異音の生じやすいシャフト１９ｃに対向する長辺のみに異音防止用の凸部１９ｆを形成する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】エアミックスドアの全体を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ部を示す断面図である。
【図３】リップシール部の先端部を示す拡大図である。
【図４】リップシール部の先端部の断面形状を示す図であり、（ａ）は図３におけるＡ−Ａ部を示す断面図、（ｂ）は図３におけるＢ−Ｂ部を示す断面図、（ｃ）は図３におけるＣ−Ｃ部を示す断面図である。
【図５】突出比率と異音発生の関係を示す図である。
【図６】突出比率に対する風洩れ比率の関係を示す図である。
【図７】その他の実施形態におけるリップシール部の先端部を示す拡大図である。
【図８】その他の実施形態におけるリップシール部の先端部の断面形状を示す図であり、（ｄ）は図７におけるＤ−Ｄ部を示す断面図、（ｅ）は図７におけるＥ−Ｅ部を示す断面図、（ｆ）は図７におけるＦ−Ｆ部を示す断面図である。
【図９】その他の実施形態におけるドアを示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  車両用空調装置
２  空気通路開閉装置
１０  空調ケーシング（ケーシング）
１７ａ  ヒータコア側開口部（開口部）
１８ａ  バイパス流路側開口部（他の開口部）
１９  エアミックスドア（開閉ドア）
１９ａ  ドア基板
１９ｂ  リップシール部（シール部）
１９ｃ  シャフト部（回動軸）
１９ｄ  先端部
１９ｅ  円柱部
１９ｆ  凸部
ａ  突出高さ
Ｄ  直径
Ｍ  軸線（外周縁延設方向）
【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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