(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポート、第２ポート及び第３ポートを有する流体流路を規定するハウジングと、
レバーの回転に応答して前記流体流路を通る流体の流れを選択可能に制御するように前記流体流路に設けられたドアと、
前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートの各周囲をそれぞれ規定する３つのシールフランジとを備え、
前記ドアは、第１ポート閉位置、第２ポート閉位置及び第３ポート閉位置を含む３つの閉位置を有し、前記ドアが前記３つの閉位置の各々にあるとき、弾性シールが前記ドアのシール面と前記３つのシールフランジの各々との間で交替に圧縮され、
前記ドアは、第１ピボット軸と、前記第１ピボット軸に平行に間隔を空けて設けられた第２ピボット軸とを有し、
前記ドアは、前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートをそれぞれ個別且つ別々に交替に選択可能に閉じるように、前記第１ピボット軸及び前記第２ピボット軸回りに択一的に回転可能であり、
前記第１ピボット軸は、前記ドアの前記第２ピボット軸回りの回転における第１円弧を通り、
前記第２ピボット軸は、前記ドアの前記第１ピボット軸回りの回転における第２円弧を通り、
前記３つのシールフランジは、中心軸を有するドア動作ポケットを規定し、
前記第１ピボット軸は、前記中心軸に平行であり、
前記シール面は、第１面と、前記第１面と対向する第２面とを有し、
前記シール面の前記第１面は、前記第１ポートのシールフランジと相補的な第１シール縁を有し、前記第１シール縁は、前記第１ピボット軸に平行な中心軸を有する直円柱の一部分の周囲を規定し、
前記シール面の前記第２面は、前記第１ピボット軸及び前記第２ピボット軸によって規定された平面を挟んで前記第１シール縁と鏡像関係にある第２シール縁を有し、前記第２シール縁は、前記第２ポートのシールフランジと相補的であり且つ前記第３ポートシールフランジと相補的であり、
前記ドアは、前記第１シール縁及び前記第２シール縁によって境界が定められた空間を流体が貫流しないようにするコアを有し、
前記ドアは、前記コアから延伸するクランクアームを有し、
前記クランクアームは、前記クランクアームの表面から延伸する円筒状のポストを有し、
前記円筒状のポストは、前記第１ピボット軸に平行であり、
前記レバーのカム部分を案内するように前記クランクアームによってカムトラックが規定され、
前記弾性シールの第１部分が、前記第１シール縁に沿って連続して前記シール面の前記第１面に設けられ、
前記弾性シールの第２部分が、前記第２シール縁に沿って連続して前記シール面の前記第２面に設けられる、バルブ。
【請求項２】
前記ドアは、前記第１ポートと前記第２ポートとの間の第１開口率を選択可能に調節するように前記第１ピボット軸回りに回転可能であり、
前記ドアは、前記第３ポートと前記第１ポートとの間の第２開口率を選択可能に調節するように前記第２ピボット軸回りに回転可能である、請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記弾性シールは、前記ドアが第３ポートシール位置にあるとき、前記第３ポートを通る流体の流れを遮断するように、前記ドアのシール面と第３ポートシールフランジとの間で圧縮され、
前記弾性シールは、前記ドアが第１ポートシール位置にあるとき、前記第１ポートを通る流体の流れを遮断するように、前記ドアのシール面と前記第１ポートシールフランジとの間で圧縮され、
前記弾性シールは、前記ドアが第２ポートシール位置にあるとき、前記第２ポートを通る流体の流れを遮断するように、前記ドアのシール面と前記第２ポートシールフランジとの間で圧縮される、請求項１に記載のバルブ。
【請求項４】
前記中心軸に垂直な平面で切断された前記ドア動作ポケットの断面が、ルーローの三角形を規定する、請求項１に記載のバルブ。
【請求項５】
前記ドアは、前記第１ポート閉位置と前記第２ポート閉位置との間を前記ドアが移動するとき、前記第１ピボット軸回りに回転して前記ドアを案内するように、前記第３ポートシールフランジと対向する前記ドア動作ポケットの第１頂点にて前記ドアと前記ハウジングとの第１接触部に規定された第１軸受表面を含み、
前記ドアは、前記第１ポート閉位置と前記第３ポート閉位置との間を前記ドアが移動するとき、前記第２ピボット軸回りに回転して前記ドアを案内するように、前記第２ポートシールフランジと対向する前記ドア動作ポケットの第２頂点にて前記ドアと前記ハウジングとの第２接触部に規定された第２軸受表面を含む、請求項４に記載のバルブ。
【請求項６】
前記ドアは、前記第１ピボット軸と同軸に設けられた第１スタブシャフトを含み、
前記第１スタブシャフトは、前記ドアから離れる方向に突出し、
前記ハウジングは、前記第１スタブシャフトを受ける第１溝を含み、
前記第１溝は、前記第２ポートシールフランジの第２ポートシール弧状部に平行な第１円弧に沿った経路において前記第１スタブシャフトを案内するためのものであり、
前記ドアは、前記第２ピボット軸と同軸に設けられた第２スタブシャフトを含み、
前記第２スタブシャフトは、前記ドアから離れる方向に突出し、
前記ハウジングは、前記第２スタブシャフトを受ける第２溝を含み、
前記第２溝は、前記第３ポートシールフランジの第３ポートシール弧状部に平行な第２円弧に沿った経路において前記第２スタブシャフトを案内するためのものである、請求項３に記載のバルブ。
【請求項７】
前記レバーは、前記円筒状のポストと係合するＵ字形のトラックを規定する、請求項６に記載のバルブ。
【請求項８】
前記ドアが前記第３ポートシール位置を取り前記レバーが第３ポートシール角度に回転したとき、前記レバーは、前記Ｕ字形のトラックを介して前記円筒状のポストに張力をかけて前記クランクアームを引っ張り、前記円筒状のポストと第３ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力で前記ドアを前記第３ポートシール位置に押しやり、
前記ドアが前記第１ポートシール位置を取り前記レバーが第１ポートシール角度に回転したとき、前記レバーは、前記カム部分を介して前記カムトラックに圧縮力をかけて前記クランクアームを押し、前記円筒状のポストと前記第１ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力で前記ドアを前記第１ポートシール位置に押しやり、
前記ドアが前記第２ポートシール位置を取り前記レバーが第２ポートシール角度に回転したとき、前記レバーは、Ｕ字形のトラックを介して前記円筒状のポストに張力をかけて前記クランクアームを引っ張り、前記円筒状のポストと前記第２ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力で前記ドアを前記第２ポートシール位置に押しやる、請求項７に記載のバルブ。
【請求項９】
前記ドアは、前記レバーが前記第１ポートシール角度のドエル角内にあるとき、前記第１ポートシール位置にあり、
前記Ｕ字形のトラックは、前記レバーが前記第１ポートシール角度の前記ドエル角内にあるとき、前記円筒状のポストに対して隙間を有する、請求項８に記載のバルブ。
【請求項１０】
前記ドエル角は約２度から約６度である、請求項９に記載のバルブ。
【請求項１１】
前記レバーは、前記中心軸及び前記第１ポートシールフランジと対向する前記ドア動作ポケットの第２頂点を通る線に沿って前記ドア動作ポケットの半径方向外側に位置するアクスルの周りを回転し、
前記レバーは、前記ドアが前記第３ポートシール位置にあるとき、前記第３ポートシールフランジの第１ノッチを実質的にふさぎ、前記第３ポートシールフランジとともに第１表面を前記弾性シールに向け、流体が前記ドアを迂回することを防止し、
前記レバーは、前記ドアが前記第２ポートシール位置にあるとき、前記第２ポートシールフランジの第２ノッチを実質的にふさぎ、前記第２ポートシールフランジと実質的に連続した第２表面を前記弾性シールに向け、流体が前記ドアを迂回することを防止する、請求項７に記載のバルブ。
【請求項１２】
前記レバーは、前記クランクアームを受ける中央スロットを含み、
前記中央スロットは、前記レバーの第１脚部と第２脚部との間に規定され、
前記第１脚部は、前記第２脚部と対称的に反対の幾何学的形状を有し、
前記クランクアームは、前記アクスルに直交する中間平面を中心に対称を有し、
前記クランクアームに前記レバーによってかかる力の合成ベクトルは、前記中間平面にある、請求項１１に記載のバルブ。
【請求項１３】
前記第１ポートシール角度と、前記第１ポートシール角度及び前記第２ポートシール角度の間の第１カム解除角度と、の間で前記レバーが回転すると、前記カムトラックとのカム係合によりトルクが生じて前記第１ピボット軸回りに前記ドアが回転し、
前記第１ポートシール角度と、前記第１ポートシール角度及び前記第３ポートシール角度の間の第２カム解除角度と、の間で前記レバーが回転すると、前記カムトラックとのカム係合によりトルクが生じて前記第２ピボット軸回りに前記ドアが回転する、請求項８に記載のバルブ。
【請求項１４】
出力シャフト回転軸を有する出力シャフトを有する回転アクチュエータをさらに備え、
前記出力シャフトは、前記出力シャフトとともに回転するための前記アクスルに接続され、前記出力シャフト回転軸は前記アクスルと同軸である、請求項１１に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ＨＶＡＣ（暖房・換気・空調）システムが、例えば自動車の室内空間領域の環境制御用に使用されている。ＨＶＡＣシステムは、ハウジングに設けられた熱交換器を有するＨＶＡＣユニットを備えるように構成されてもよい。ＨＶＡＣユニットには、ＨＶＡＣ分配システムが作動的に接続されてもよい。ＨＶＡＣシステムは、ＨＶＡＣユニット及びＨＶＡＣ分配システムとの間で、例えば空気の流入、流出及び／又はそれらの内部における空気の流れを可能にする１つ以上の空気流路を有してもよい。ＨＶＡＣユニット及び／又はＨＶＡＣ分配システムに対する空気の流入量、貫流量及び／又は流出量を制御するためのドアが空気流路に対応付けて設けられてもよい。
【発明の概要】
【０００２】
一例によれば、バルブが、３つのポートを有する流路を規定するハウジングを含む。流路にあるドアは、レバーの回転に応答して流路の流れを選択可能に制御する。３つのシールフランジは、３つのポートの１つをそれぞれ規定する。ドアは、第１ポート閉位置、第２ポート閉位置及び第３ポート閉位置を含む３つの選択可能な閉位置を有する。ドアが閉位置の各々にあるとき、弾性シールがドアのシール面と３つのシールフランジの各々との間で交替に圧縮される。ドアは、第１ピボット軸と、第１ピボット軸に平行に間隔を空けて設けられた第２ピボット軸とを有する。ドアは、３つのポートをそれぞれ個別別且つ別々に交替に選択可能に閉じるように、第１ピボット軸及び第２ピボット軸回りに択一的に回転可能である。
【０００３】
好適には、上記例において、非滑りタイプの圧縮シールを有する単一ドアを用いて、３つのポートを通る流れが制御される。既存のバルブでは、３つのポートを通る流れを制御するために、滑りシール又は少なくとも２つのドアのいずれかが用いられる。好適には、本開示の例の非滑りタイプのいわゆる圧縮シールは、滑りシールを有する既存のバルブよりも摩擦力及びせん断力が小さいことから耐久性が高くなる。また、好適には、本開示の例では、比較的対処が困難な静止摩擦と滑り摩擦の差や荷重の不確かさを解消する必要がないことで、自動アクチュエータによる制御をより高精度なものとすることができる。さらに、圧縮シールは、滑りシールより製造コストの面で利点を有し得る。
【０００４】
別の例において、ドアは、第１ポートと第２ポートとの間の第１開口率を選択可能に調節するように第１ピボット軸回りに回転可能であり、第３ポートと第１ポートとの間の第２開口率を選択可能に調節するように第２ピボット軸回りに回転可能である。第１ピボット軸及び第２ピボット軸回りの択一的な回転は、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
【０００５】
さらなる例において、第１ピボット軸は、ドアの第２ピボット軸回りの回転における第１円弧を通り、第２ピボット軸は、ドアの第１ピボット軸回りの回転における第２円弧を通る。択一的な軸による円弧の横断は、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
【０００６】
さらなる例において、３つのシールフランジは、中心軸を有するドア動作ポケットを規定し、第１ピボット軸は、中心軸に平行であり、シール面は、第１面と、第１面と対向する第２面とを有し、シール面の第１面は、第１ポートシールフランジと相補的な第１シール縁を有し、第１シール縁は、第１ピボット軸に平行な中心軸を有する直円柱の一部分の周囲を規定し、シール面の第２面は、第１ピボット軸及び第２ピボット軸によって規定された平面を挟んで第１シール縁と鏡像関係にある第２シール縁を有し、第２シール縁は、第２ポートシールフランジと相補的であり且つ第３ポートシールフランジと相補的であり、ドアは、第１シール縁及び第２シール縁によって境界が定められた空間を流体が貫流しないようにするコアを有し、前記ドアは、コアから延伸するクランクアームを有し、クランクアームは、クランクアームの表面から延伸する円筒状のポストを有し、円筒状のポストは、第１ピボット軸に平行であり、レバーのカム部分を案内するようにクランクアームによってカムトラックが規定され、弾性シールの第１部分が、第１シール縁に沿って連続してシール面の第１面に設けられ、弾性シールの第２部分が、第２シール縁に沿って連続してシール面の第２面に設けられる。
【０００７】
さらなる別の例において、弾性シールは、ドアが第３ポートシール位置にあるとき、第３ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドアのシール面と第３ポートシールフランジとの間で圧縮され、弾性シールは、ドアが第１ポートシール位置にあるとき、第１ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドアのシール面と第１ポートシールフランジとの間で圧縮され、弾性シールは、ドアが第２ポートシール位置にあるとき、第２ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドアのシール面と第２ポートシールフランジとの間で圧縮される。好適には、第１ポート、第２ポート及び第３ポートを通る流体の流れを遮断する弾性シールが圧縮されることで、滑りシールを有するバレルドアバルブよりも耐久性が高くなる。
【０００８】
一例において、中心軸に垂直な平面で切断されたドア動作ポケットの断面が、ルーローの三角形を規定する。ルーローの三角形は、好適には、ドアを第１ピボット軸及び第２ピボット軸回りで効率的に回転させることができ、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
【０００９】
さらなる別の例において、ドアは、第１ポート閉位置と第２ポート閉位置との間をドアが移動するとき、第１ピボット軸回りに回転してドアを案内するように、第３ポートシールフランジと対向するドア動作ポケットの第１頂点にてドアとハウジングとの第１接触部に規定された第１軸受表面を含み、ドアは、第１ポート閉位置と第３ポート閉位置との間をドアが移動するとき、第２ピボット軸回りに回転してドアを案内するように、第２ポートシールフランジと対向するドア動作ポケットの第２頂点にてドアとハウジングとの第２接触部に規定された第２軸受表面を含む。好適には、軸受表面は、耐久性があり繰り返し可能なドア動作を可能にし、詰まりを防ぎ、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
【００１０】
さらなる例において、ドアは、第１ピボット軸と同軸に設けられた第１スタブシャフトを含み、第１スタブシャフトは、ドアから離れる方向に突出し、ハウジングは、第１スタブシャフトを受ける第１溝を含み、第１溝は、第２ポートシールフランジの第２ポートシール弧状部に平行な第１円弧に沿った経路において第１スタブシャフトを案内するためのものであり、ドアは、第２ピボット軸と同軸に設けられた第２スタブシャフトを含み、第２スタブシャフトは、ドアから離れる方向に突出し、ハウジングは、第２スタブシャフトを受ける第２溝を含み、第２溝は、第３ポートシールフランジの第３ポートシール弧状部に平行な第２円弧に沿った経路において第２スタブシャフトを案内するためのものである。好適には、スタブシャフトと溝との間の相互作用は、ドアの動きをより正確に案内し、詰まりを防止し、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
【００１１】
別の例において、レバーは、円筒状のポストと係合するようにＵ字形のトラックを規定する。好適には、Ｕ字形のトラックによる円筒状のポストの係合は、単一のアクチュエータによって回転される単一のレバーを用いた第１ピボット軸及び第２ピボット軸回りのドアの回転を制御する。
【００１２】
別の例において、ドアが第３ポートシール位置を取りレバーが第３ポートシール角度に回転したとき、レバーは、Ｕ字形のトラックを介して円筒状のポストに張力をかけてクランクアームを引っ張り、円筒状のポストと第３ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力でドアを第３ポートシール位置に押しやり、ドアが第１ポートシール位置を取りレバーが第１ポートシール角度に回転したとき、レバーは、カム部分を介してカムトラックに圧縮力をかけてクランクアームを押し、円筒状のポストと第１ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力でドアを第１ポートシール位置に押しやり、ドアが第２ポートシール位置を取りレバーが第２ポートシール角度に回転したとき、レバーは、Ｕ字形のトラックを介して円筒状のポストに張力をかけてクランクアームを引っ張り、円筒状のポストと第２ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力で前記ドアを第２ポートシール位置に押しやる。張力及び圧縮力をかける線は、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
【００１３】
別の例において、ドアは、レバーが第１ポートシール角度のドエル角（dwell angle）内にあるとき、第１ポートシール位置にあり、Ｕ字形のトラックは、レバーが第１ポートシール角度のドエル角内にあるとき、円筒状のポストに対して隙間を有する。Ｕ字形のトラックと円筒状のポストとの間にドエル角の隙間があることにより、好適には、カムトラック及びカムは、Ｕ字形のトラックに円筒状のポストが拘束されることなくシールが圧縮されることで、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
【００１４】
一例において、ドエル角は約２度から約６度である。ドエル角が約２度から約６度であることにより、好適には、圧縮シールは、自動アクチュエータの製造公差や制御公差に対して堅牢なものとなる。
【００１５】
さらなる例において、レバーは、中心軸及び第１ポートシールフランジと対向するドア動作ポケットの第２頂点を通る線に沿ってドア動作ポケットの半径方向外側に位置するアクスル（axle）の周りを回転し、レバーは、ドアが第３ポートシール位置にあるとき、第３ポートシールフランジの第１ノッチを実質的にふさぎ、第３ポートシールフランジとともに第１表面を弾性シールに向け、流体がドアを迂回することを防止し、レバーは、ドアが第２ポートシール位置にあるとき、第２ポートシールフランジの第２ノッチを実質的にふさぎ、第２ポートシールフランジと実質的に連続した第２表面を弾性シールに向け、流体がドアを迂回することを防止する。好適には、このような例により、流路内へのレバーの侵入が低減し、レバーが揺動して通るノッチにて流体がドアを迂回しなくなる。
【００１６】
さらなる例において、レバーは、クランクアームを受ける中央スロットを含み、中央スロットは、レバーの第１脚部と第２脚部との間に規定され、第１脚部は、第２脚部と対称的に反対の幾何学的形状を有し、クランクアームは、アクスルに直交する中間平面を中心に対称を有し、クランクアームにレバーによってかかる力の合成ベクトルは、前記中間平面にある。中間平面にあるクランクアームにレバーによってかかる力の合成ベクトルにより、好適に、中間平面からトルクが低減することで、ドア動作ポケットにあるドアのねじれや拘束を低減させる補償（例えば、剛性や軸受で）が不要となる。
【００１７】
別の例において、第１ポートシール角度と、第１ポートシール角度及び第２ポートシール角度の間の第１カム解除角度と、の間でレバーが回転すると、カムトラックとのカム係合によりトルクが生じて第１ピボット軸回りにドアが回転する。第１ポートシール角度と、第１ポートシール角度及び第３ポートシール角度の間の第２カム解除角度と、の間でレバーが回転すると、カムトラックとのカム係合によりトルクが生じて第２ピボット軸回りにドアが回転する。Ｕ字形のトラック及び円筒状のポストからのトルクが比較的低い場合、ドアを回転させるトルクは、ドア回転角度でカムトラックとのカム係合によりかかることが好適である。したがって、自動アクチュエータのストールが好適に防止されてもよく、又は低トルクの自動アクチュエータが適用されてもよい。
【００１８】
別の例において、バルブは、出力シャフト回転軸を有する出力シャフトを有する回転アクチュエータをさらに含み、出力シャフトは、出力シャフトとともに回転するためのアクスルに接続され、出力シャフト回転軸はアクスルと同軸である。同軸出力シャフト回転軸及びアクスルにより、出力シャフト及びアクスルの一体化や連結に必要な部品点数の削減が可能になることが好適である。また、同軸出力シャフト回転軸及びアクスルにより、回転アクチュエータにかかる潜在的な偏心荷重が低減されることが好適である。
【００１９】
本開示の実施形態の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面を参照することで明らかになり、同図面において、同様の参照番号は、同じ構成部品又は同一ではない場合もあるが類似した構成部品に相当する。簡潔に示すために、前述した機能を有する参照番号又は特徴は、再度示された他の図面に関連して記載される場合又は記載されない場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】ＨＶＡＣ（暖房・換気・空調）システムにおける既存のバレルドアバルブの半概略断面図を示す。
【図１Ｂ】ＨＶＡＣ（暖房・換気・空調）システムにおける既存のバレルドアバルブの半概略断面図を示す。
【図１Ｃ】ＨＶＡＣ（暖房・換気・空調）システムにおける既存のバレルドアバルブの半概略断面図を示す。
【図２Ａ】ＨＶＡＣシステムにおける２つのポートを通る流れを制御するための既存の２−ポジションドアバルブの半概略断面図を示す。
【図２Ｂ】ＨＶＡＣシステムにおける２つのポートを通る流れを制御するための２つのバタフライバルブを備えた、既存のＨＶＡＣシステムの半概略断面図を示す。
【図３】ＨＶＡＣシステムにおける本開示のバルブの一例の半概略断面図を示す。
【図４Ａ】本開示に係るバルブの一例が作動的に配置されたＨＶＡＣハウジングの部分の一例の斜視図である。
【図４Ｂ】本開示に係るドアの例の詳細を明らかにするためにＨＶＡＣハウジングの一部分が取り外された状態の図４Ａに示すＨＶＡＣハウジング及びバルブの一部の例の斜視図である。
【図５Ａ】本開示に係るハウジングの第２部分の一例の部品斜視図である。
【図５Ｂ】本開示に係るハウジングの第１部分の一例の部品斜視図である。
【図６Ａ】本開示に係るバルブ状態の例のうち、第３ポートシール状態を示す半概略断面図である。
【図６Ｂ】本開示に係るバルブ状態の例のうち、第１ポートシール状態を示す半概略断面図である。
【図６Ｃ】本開示に係るバルブ状態の例のうち、第２ポートシール状態を示す半概略断面図である。
【図７】本開示に係るドアの一例の部品斜視図である。
【図８】本開示に係るレバーの一例の部品斜視図である。
【図９】図５Ａに示すハウジングの第２部分の例、図７に示すドアの例及び図８に示すレバーの例を含む部分バルブアセンブリの後方斜視図である。
【図１０Ａ】本開示に係るバルブにより制御される１つの入口及び２つの出口を有するＨＶＡＣシステムにおける流れ状態の例であって、第１出口への流れが開かれ、第２出口への流れが遮断された状態を示す半概略断面図である。
【図１０Ｂ】本開示に係るバルブにより制御される１つの入口及び２つの出口を有するＨＶＡＣシステムにおける流れ状態の例であって、第２出口への流れが開かれ、第１出口への流れが遮断された状態を示す半概略断面図である。
【図１０Ｃ】本開示に係るバルブにより制御される１つの入口及び２つの出口を有するＨＶＡＣシステムにおける流れ状態の例であって、入口からの流れが遮断された状態を示す半概略断面図である。
【図１０Ｄ】本開示に係るバルブにより制御される１つの入口及び２つの出口を有するＨＶＡＣシステムにおける流れ状態の例であって、第１出口と第２出口との間で入口からの流れが分流された状態を示す半概略断面図である。
【図１０Ｅ】別々の除霜及びフロアバタフライドアを備えた既存のＨＶＡＣシステムを示す半概略断面図である。
【図１０Ｆ】図１０Ｅに示す別々の除霜及びフロアバタフライドアを本開示のバルブに置き換えた本開示の一例を示す半概略断面図である。
【図１１Ａ】本開示に係るバルブにより制御される２つの入口及び１つの出口を有するＨＶＡＣシステムにおける流れ状態の例であって、第１入口からの流れが開かれ、第２入口からの流れが開かれ、出口への流れが開かれた状態を示す半概略断面図である。
【図１１Ｂ】本開示に係るバルブにより制御される２つの入口及び１つの出口を有するＨＶＡＣシステムにおける流れ状態の例であって、第１入口からの流れが遮断され、第２入口から出口への流れが開かれた状態を示す半概略断面図である。
【図１１Ｃ】本開示に係るバルブにより制御される２つの入口及び１つの出口を有するＨＶＡＣシステムにおける流れ状態の例であって、第１入口及び第２入口から出口への流れが開かれた状態を示す半概略断面図である。
【図１１Ｄ】本開示に係るバルブにより制御される２つの入口及び１つの出口を有するＨＶＡＣシステムにおける流れ状態の例であって、第２入口からの流れが遮断され、第１入口から出口への流れが開かれた状態を示す半概略断面図である。
【図１１Ｅ】本開示に係るバルブにより制御される２つの入口及び１つの出口を有するＨＶＡＣシステムにおける流れ状態の例であって、第１入口から出口への流れが開かれ、第２入口からの流れが制限された状態を示す半概略断面図である。
【図１１Ｆ】本開示に係るバルブにより制御される２つの入口及び１つの出口を有するＨＶＡＣシステムにおける流れ状態の例であって、出口からの流れが遮断され、第１入口及び第２入口からの流れが滞っている状態を示す半概略断面図である。
【図１２Ａ】第３ポートシール状態にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の半概略断面図の一図である。
【図１２Ｂ】第３ポートシール状態と第１ポートシール状態との間の約２０％の位置にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の半概略断面図の一図である。
【図１２Ｃ】第３ポートシール状態と第１ポートシール状態との間の約５０％の位置にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の半概略断面図の一図である。
【図１２Ｄ】第３ポートシール状態と第１ポートシール状態との間の約７５％の位置にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の半概略断面図の一図である。
【図１２Ｅ】第３ポートシール状態と第１ポートシール状態との間の約９０％の位置にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の半概略断面図の一図である。
【図１３Ａ】レバーが第１ポートシール角度から反時計回りのドエル角にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の図１２Ａから図１２Ｅに続く図である。
【図１３Ｂ】レバーが第１ポートシール角度にある本開示のバルブの一連の図１２Ａから図１２Ｅに続く図である。
【図１３Ｃ】レバーが第１ポートシール角度から時計回りのドエル角にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の図１２Ａから図１２Ｅに続く図である。
【図１３Ｄ】第１ポートシール状態と第２ポートシール状態との間の約２５％の位置にある本開示のバルブの一連の図１２Ａから図１２Ｅに続く図である。
【図１３Ｅ】第１ポートシール状態と第２ポートシール状態との間の約８０％の位置にある本開示のバルブの一連の図１２Ａから図１２Ｅに続く図である。
【図１３Ｆ】第２ポートシール状態にある本開示のバルブの一連の図１２Ａから図１２Ｅに続く図である。
【図１４】本開示に係る、レバーが第１ポートシール角度にあるバルブの一例を示す切取斜視図である。
【図１５Ａ】本開示に係るレバーの一例の側面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａに示すレバーの一例の端面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ａに示すレバーの一例の斜視図である。
【図１６Ａ】レバーを受けるノッチを示す、本開示に係るバルブのハウジングの一部分の切取斜視図である。
【図１６Ｂ】本開示においてはレバーによって遮断されるため回避された潜在的な漏れ経路が示されている、本開示のハウジングの半概略側面図である。
【図１６Ｃ】本開示に係る第２ポートシールフランジとともにシール表面を形成するレバーが図示された、図１６Ａに示す本開示のハウジングの半概略側面図である。
【図１６Ｄ】本開示に係る漏れ経路を遮断するレバーを示した、図１６Ｂの図の一部分の側面図である。
【図１７Ａ】車両の後部乗員ゾーンに冷気を向ける本開示のバルブを備えたＨＶＡＣシステムの一部分の半概略断面図である。
【図１７Ｂ】車両の後部乗員ゾーンに暖気を向ける本開示のバルブを示す点を除けば、図１７Ａに示すＨＶＡＣシステムの一部分の半概略断面図である。
【図１７Ｃ】車両の後部乗員ゾーンへの空気の流れを遮断し、バルブを通して加熱部に空気を送る本開示のバルブを示す点を除けば、図１７Ａに示すＨＶＡＣシステムの一部分の半概略断面図である。
【図１８Ａ】乗用車の後方通気口又は後方フロアに流れを選択的に向けるように本開示のバルブを備えたＨＶＡＣシステムの一部分の半概略断面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａに示すバルブであって、後方フロアダクトを遮断し、後方通気ダクトへ空気を流すバルブの半概略詳細図である。
【図１８Ｃ】後方通気ダクトを遮断し、後方フロアダクトに空気を通す図１８Ａに示すバルブの半概略詳細図である。
【図１８Ｄ】例えば、ＨＶＡＣのフロントガラス除霜機能において空気入口を遮断するバルブを備えた、図１８Ａに示すバルブの半概略詳細図である。
【図１９】乗用車の後方通気口又は後方フロアに流れを選択的に向ける本開示のバルブを備えたＨＶＡＣシステムの一部分の半概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ダクトにおける流体の流れは、バルブによって制御されてもよい。一例において、流体は空気であってもよく、ダクトは、ＨＶＡＣシステムの一部であってもよい。自動車に動作可能に設けられたＨＶＡＣシステムは、小型及び軽量なものであってもよい。バルブは、ＨＶＡＣシステムを通る空気の流れを制御してもよい。ＨＶＡＣシステムにおけるバルブは、ドアであってもよい。
【００２２】
図１Ａから図１Ｃは、ＨＶＡＣシステム２６における既存のバレルドアバルブ２５の断面を半概略的に示す。図１Ａから図１Ｃのバレルドア２７は、３つの位置にわたって回転する。図１Ａは、入口ダクト２８を閉じる位置にあるバレルドア２７を示す。図１Ｂは、通気口に続くダクト３０への流路を遮断する位置にあるバレルドア２７を示す。通気口とは、本明細書において使用される場合、車両の座席に通常の着座位置で着座した乗員の頭部に向けて空気を放出する出口を有するダクトを意味する。図１Ｂでは、入口空気流を案内するダクト２８及びフロアへの空気流を案内するダクト３３が開いている。図１Ｃにおいて、バレルドア２７は、フロアに続くダクト３３への流路を遮断する位置にある。図１Ｃでは、入口空気流を案内するダクト２８及び通気口への空気流を案内するダクト３０が開かれている。バレルドア２７の周りの空気流の漏れを低減するシールがバレルドア２７にあれば、シールにより生じる摩擦がトルクを増大しバレルドア２７を回転させる。図１Ａから図１Ｃに示す滑りシールに摩擦及びせん断力がかかると、非滑りタイプのいわゆる圧縮シールと比べてシールシステムの耐久性が低下することがある。さらに、静止摩擦と滑り摩擦との差及び荷重の不確かさにより、自動アクチュエータによるバレルドアの動きを高精度に制御することが比較的困難になる。さらに、滑りシールは、圧縮シールよりも高価な場合がある。
【００２３】
図２Ａは、ＨＶＡＣシステム２６’における２つのポートを通る流れを制御する既存の２−ポジションドアバルブ３１の断面を半概略的に示す。図１Ａから図１Ｃに示すバレルドア２７とは異なり、図２Ａのバレルドア２７’は、圧縮シールを形成するように相補的なシール座６８と係合するフランジ６７を有する。図２Ａにおいて、シール位置間にはシールドラグがない。図２Ａに示すバレルドア２７’は、２つのシール位置に限定される。例えば、バレルドア２７’は、時計回り位置又は反時計回り位置においてシールするものであってもよい。３−ポジションでの流れ制御を達成するために、第２の２−ポジションドア（例えば、バタフライドア、フラグドア又は別の２−ポジションドアバルブ３１）が必要となることもある。
【００２４】
図２Ｂは、既存のＨＶＡＣシステム２６”における２つのポート６９を通る流れを制御する２つのバタフライバルブ３４を備えたＨＶＡＣシステム２６”の断面を半概略的に示す。バタフライバルブ３４は、バタフライバルブ３４の回転範囲のほとんどを通るシールドラグなしに圧縮シールと係合する。さらに、図示したバタフライバルブ３４が空気流の空間を占めることで、望ましくない問題、圧力降下及び雑音を潜在的に生じさせることになる。２つのバタフライバルブ２６”を備えたＨＶＡＣシステム２６”は、図２Ａに示すＨＶＡＣシステム２６’における１つのバレルドアよりもより複雑なものとなる。これは、ＨＶＡＣシステム２６’がさらなるドア（バタフライバルブ３４）を含むことになるだけでなく、さらなるバタフライバルブ３４の動きを制御するために少なくとも１つの機械リンク（図示せず）を含むためである。
【００２５】
図３は、ＨＶＡＣシステム１１における本開示のバルブ１０の一例の断面を半概略的に示す。図３に示す例において、バルブ１０は、第１ポート１４、第２ポート１５及び第３ポート１３を有する流体流路を規定するハウジング１２を含む。なお、本開示の例において、ポート１３〜１５は、入口であっても出口であってもよいことを理解すべきである。第１ポート１４、第２ポート１５及び第３ポート１３は、図面の差別化及びより正確な理解を例示的に提供するために本明細書において用いている。このように、本開示のバルブ１０の例は、流れ方向の任意の組み合わせにおいて任意の３つの同様に位置付けられたポートを通る流れを制御してもよい。図３に示す例において、レバー４０の回転に応答して流路を通る流体の流れを選択可能に制御するように流体流路にドア２０が設けられる。
【００２６】
図４Ａは、本開示に係るバルブ１０の一例が作動的に内部に設けられたＨＶＡＣハウジングの一部分の一例の斜視図である。図４Ａに示す例に示すように、バルブは、出力シャフト回転軸６２を有する出力シャフト６１を有する回転アクチュエータ５０を含んでもよい。出力シャフト６１は、出力シャフト６１とともに回転するためのアクスル４４に接続される。出力シャフト回転軸６２は、アクスル４４と同軸である。回転アクチュエータ５０は、例えば、電気モータ、真空モータ、クランクを駆動する電気ソレノイド又は任意の適切な回転アクチュエータ５０であってもよい。
【００２７】
ハウジングは、ハウジングの第２部分９７とともに適合するハウジングの第１部分９６を含む。図４Ｂは、本開示に係るドア２０の例の詳細を明らかにするためにＨＶＡＣハウジングの第２部分９７が取り外された状態の図４Ａに示すＨＶＡＣハウジング及びバルブ１０の一部の例の斜視図である。図５Ａは、図４Ａに示すハウジングの第２部分９７の部品斜視図である。図５Ｂは、図４Ａに示すハウジングの第１部分９６の部品斜視図である。
【００２８】
図４Ａ、図４Ｂ及び図５Ａに示すように、３つのシールフランジ３６、３７、３８は、第３ポート１３、第１ポート１４及び第２ポート１５の周囲部をそれぞれ規定する。ドア２０は、第３ポート閉位置（図６Ａを参照）、第１ポート閉位置（図６Ｂを参照）及び第２ポート閉位置（図６Ｃを参照）を含む３つの閉位置を有する。ドア２０が閉位置のそれぞれにあるとき、ドア２０のシール面２２と３つのシールフランジ３６、３７、３８のそれぞれとの間で弾性シール２１が圧縮される。
【００２９】
図６Ａから図６Ｃは、本開示に係るバルブ状態の例を示す半概略断面図である。図６Ａは、第３ポートシール状態を示す。図６Ａにおいて、大きな流れ方向矢印は、第２ポート１５から第１ポート１４を通る流路を示す。図６Ｂは、第１ポートシール状態を示す。図６Ｂにおいて、大きな流れ方向矢印は、第３ポート１３から第２ポート１５を通る流れを示す。図６Ｃは、第２ポートシール状態を示す。図６Ｃにおいて、大きな流れ方向矢印は、第３ポート１３から第１ポート１４を通る流れを示す。
【００３０】
図６Ａから図６Ｃを参照すると、ドア２０は、第１ピボット軸４２と、第１ピボット軸４２に平行に間隔を空けて設けられた第２ピボット軸４３とを有する。ドア２０は、第１ポート、第２ポート及び第３ポートをそれぞれ個別且つ別々に交替に選択可能に閉じるように、第１ピボット軸４２及び第２ピボット軸４３回りに択一的に回転可能である。択一的に回転可能とは、本明細書において使用される場合、ドアが第１ピボット軸４２及び第２ピボット軸４３回りに回転可能であるが、それらは同時には起こらないという意味である。
【００３１】
第１ピボット軸４２は、ドア２０の第２ピボット軸４３回りの回転における第１円弧１９０を通る。第２ピボット軸４２は、ドア２０の第１ピボット軸４２回りの回転における第２円弧１９１を通る。「回転における」とは、本明細書において使用される場合、ドア２０が回転中であることを意味する。「通る」とは、本明細書において使用される場合、対象に沿って移動することを意味する。
【００３２】
図６Ａから図６Ｃに示すバルブ１０の例において、３つのシールフランジ３６、３７、３８は、中心軸３５を有するドア動作ポケット２３を規定する。この例において、中心軸３５に垂直な平面によって切断されたドア動作ポケット２３の断面が、ルーローの三角形７１を規定している。なお、ドア動作ポケット２３の弧７２、７３、７４は、完全なルーローの三角形より大きいか又は小さい半径７５、７６、７７をそれぞれ有してもよいことを理解すべきである。ドア２０は、中心軸３５に平行な第１ピボット軸４２を有する。ドア２０は、第１ピボット軸４２に平行な第２ピボット軸４３を有する。シール面２２は、第１面６３と、第１面６３と対向する第２面６４とを有する。シール面２２の第１面６３は、第１ポートシールフランジ３７と相補的な第１シール縁４７を有する。第１シール縁部４７は、第１ピボット軸４２に平行な中心軸７９を有する直円柱７８の一部分の周囲を規定する（図７を参照）。
【００３３】
図６Ａから図６Ｃをさらに参照すると、シール面２２の第２面６４は、第１ピボット軸４２及び第２ピボット軸４３によって規定された平面８０を挟んで第１シール縁４７と鏡像関係にある第２シール縁４８を有する。第２シール縁４８は、第２ポートシールフランジ３８と相補的であるとともに、第３ポートシールフランジ３６と相補的である。ドア２０は、第１シール縁４７及び第２シール縁４８によって境界が定められた空間を流体が貫流しないようにするコア８１を有する。
【００３４】
図７は、本開示に係るドア２０の一例の部品斜視図である。上述したように、図７に示すドア２０の例は、中心軸３５に平行な第１ピボット軸４２を有する。ドア２０は、第１ピボット軸４２に平行な第２ピボット軸４３を有する。シール面２２は、第１面６３と、第１面６３と対向する第２面６４とを有する。シール面２２の第１面６３は、第１ポートシールフランジ３７と相補的な第１シール縁４７を有する。第１シール縁４７は、第１ピボット軸４２に平行な中心軸を有する直円柱の一部分の周囲を規定する。
【００３５】
シール面２２の第２面６４は、第１ピボット軸４２及び第２ピボット軸４３によって規定された平面を挟んで第１シール縁４７と鏡像関係にある第２シール縁４８を有する。ドア２０は、第１シール縁４７及び第２シール縁４８によって境界が定められた空間を流体が貫流しないようにするコアを有する。
【００３６】
ドア２０は、コアから延伸するクランクアーム４１を有する。クランクアーム４１は、クランクアーム４１の表面から延伸する円筒状のポスト４９を有する。円筒状のポスト４９は、第１ピボット軸４２に平行である。レバー４０のカム部分１９を案内するためのカムトラック４５がクランクアーム４１によって規定される（例えば、図１２Ｄ及び図１２Ｅを参照）。第１シール縁４７に沿って連続的にシール面２２の第１面６３上に弾性シール２１の第１部分が設けられる。第２シール縁４８に沿って連続的にシール面２２の第２面６４上に弾性シール２１の第２部分が設けられる。
【００３７】
一例において、弾性シール２１は、図７に示すようにドア２０にオーバーモールド成形された弾性材料であってもよい。ドア２０は、成形プロセス中に弾性材料が貫流する孔２４を含んでもよい。別の例において、弾性材料は、接着剤を用いてドア２０に取り付けられてもよい。
【００３８】
図７をさらに参照すると、弾性シール２１の第１部分が、第１シール縁４７に沿って連続的にドア２０のシール面２２の第１面６３上に設けられる。第２シール縁４８に沿って連続的にシール面２２の第２面６４上に弾性シール２１の第２部分が設けられる。
【００３９】
弾性シール２１は、ドア２０が第３ポートシール位置（図６Ａに図示）にあるとき、第３ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドア２０のシール面２２と第３ポートシールフランジ３６との間で圧縮される。同様に、弾性シール２１は、ドア２０が第１ポートシール位置（図６Ｂに図示）にあるとき、第１ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドア２０のシール面２２と第１ポートシールフランジ３７との間で圧縮される。ドア２０が第２ポートシール位置（図６Ｃに図示）にあるとき、弾性シール２１は、第２ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドア２０のシール面２２と第２ポートシールフランジ３８との間で圧縮される。
【００４０】
図７をさらに参照すると、ドア２０は、コア８１から延伸するクランクアーム４１を有する。クランクアーム４１は、クランクアーム４１の表面から延伸する円筒状のポスト４９を有する。円筒状のポスト４９は、第１ピボット軸４２に平行である。カムトラック４５は、レバー４０のカム部分１９を案内するようにクランクアーム４１によって規定される（例えば、図１２Ｄを参照）。
【００４１】
一例において、ドア２０は、第３ポートシールフランジ３６と対向するドア動作ポケット２３の第１頂点８４（図６Ａを参照）にてドア２０とハウジングとの第１接触部８３（図６Ａを参照）に規定された第１軸受表面８２を含んでもよい。第１軸受表面８２は、ドア２０が第１ポート閉位置と第２ポート閉位置との間を移動するとき（図１３Ｃから図１３Ｆを参照）、第１ピボット軸４２回りに回転する際にドア２０を案内するためのものである。
【００４２】
図１３Ｄ及び図１３Ｅに示すように、ドア２０は、第１ポート１４と第２ポート１５との間の第１開口率を選択可能に調節するように第１ピボット軸４２回りに回転可能である。例えば、図１３Ｄに示す第３ポート１３が入口であれば、流れの約２５パーセントが第１ポート１４に対応する出口を通るように向けられ、流れの約７５パーセントが第２ポート１５に対応する別の出口を通るように向けられる。この例において、流れ率は、第１ポート１４と第２ポート１５との間の第１開口率とほぼ同じであるとする。同様に、図１３Ｅに示す第３ポート１３が入口であれば、流れの約８０パーセントが第１ポート１４に対応する出口を通るように向けられ、流れの約２０パーセントが第２ポート１５に対応する他の出口を通るように向けられる。
【００４３】
図１２Ａから図１２Ｅに示すように、ドア２０は、第２ポートシールフランジ３８と対向するドア動作ポケット２３の第２頂点８７にてドア２０とハウジングとの第２接触部８６に規定された第２軸受表面８５をさらに含んでもよい。第２軸受表面８５は、ドア２０が第１ポート閉位置と第３ポート閉位置との間を移動するとき（図１２Ａから図１２Ｅを参照）、第２ピボット軸４３回りに回転する際にドア２０を案内するためのものである。第１軸受表面８２及び第２軸受表面８５は、弾性シール２１（図１２Ｅを参照）の一部分を含んでもよい。
【００４４】
図１２Ｂ及び図１２Ｅに示すように、ドア２０は、第１ポート１４と第３ポート１５との間の第２開口率を選択可能に調節するように、第２ピボット軸４３回りに回転可能である。例えば、図１２Ｂに示す第２ポート１５が入口であれば、流れの約２０パーセントが第３ポート１３に対応する出口を通るように向けられ、流れの約８０パーセントが第１ポート１４に対応する別の出口を通るように向けられる。この例において、流れ率は、第３ポート１３と第１ポート１４との間の第２開口率とほぼ同じであるとする。同様に、図１２Ｃに示す第２ポート１５が入口であれば、流れの約５０パーセントが第３ポート１３に対応する出口を通るように向けられ、流れの約５０パーセントが第１ポート１４に対応する他の出口を通るように向けられる。
【００４５】
同じパターンに従い、図１２Ｄに示す第２ポート１５が入口であれば、流れの約７５パーセントが第３ポート１３に対応する出口を通るように向けられ、流れの約２５パーセントが第１ポート１４に対応する他の出口を通るように向けられる。図８は、本開示に係るレバー４０の一例の部品斜視図である。図１５Ａから図１５Ｃは、図８に示すレバー４０の一例の他の図である。レバー４０は、アクスル４４回りに旋回する。一例において、レバー４０は、アクスル４４に対して回転するものであってもよく、アクスル４４は、アクスル４４とともに回転するように固定されてもよい。アクスル４４は、レバー４０のヘッド３９から延伸する。Ｔ字形の断面を有するフランジ３２が、アクスル４４の回転軸に平行に延伸する。フランジ３２は、レバー４０が第３ポートシール角度５４及び第２ポートシール角度５３にあるときに流体がギャップ９を通って漏れないように、レバー４０とハウジングとの間のギャップ９（図１６Ｄを参照）をふさぐ。レバー４０は、ヘッド３９の両側に第１ブリッジプレート５５及び第２ブリッジプレート５６を有する。第１及び第２ブリッジプレート５５、５６は、フランジ３２に対して反対側にヘッド３９を形成する。第１ブリッジプレート５５は、ドア２０が第３ポートシール位置にあるとき（図１６Ｃを参照）、第３ポートシールフランジ３６において第１ノッチ６５（図１６Ｂを参照）を横切って延伸し、第３ポートシールフランジ３６と実質的に連続した第１表面を弾性シール２１に向け、流体がドア２０を迂回することを防止する。第２ブリッジプレート５６は、ドア２０が第２ポートシール位置にあるとき、第２ポートシールフランジ３８において第２ノッチ６６（図１６Ａを参照）を横切って延伸し、第２ポートシールフランジ３８（図１６Ｃに図示）と実質的に連続した第２表面を弾性シール２１に向け、流体がドア２０を迂回することを防止する。レバー４０は、ヘッド３９から延伸する狭い本体部分８をさらに含む。
【００４６】
図８及び図１５Ａから図１５Ｃに示すレバー４０の例は、クランクアーム４１を受ける中央スロット４６を含む。中央スロット４６は、レバー４０の第１脚部５９と第２脚部６０との間に規定される。第１脚部５９は、第２脚部６０と対称的に反対の幾何学的形状を有する。各脚部にＵ字形のトラック９２が規定される。Ｕ字形のトラック９２は、第１ブランチ１６及び第２ブランチ１８を有する。第１ブランチ１６及び第２ブランチ１８は、アクスル回転軸６２を通る半径方向の線に沿って線形に延伸する。一例において、第１ブランチ１６及び第２ブランチ１８は、アクスル回転軸６２を通る半径方向の線に平行な線から最大約２度ずれてもよい。Ｕ字形のトラック９２の湾曲部分１７が、第１ブランチ１６を第２ブランチ１８に連結する。湾曲部分１７の中央の遠位端に逃げ溝５８が規定される。逃げ溝５８は、レバー４０が第１ポートシール角度５２のドエル角５１内にあるとき、円筒状のポスト４９に隙間を与える。第１脚部５９の端部及び第２脚部６０の端部にカム部分１９が規定される。図８、図１５Ｂ及び図１５Ｃに示す例において、カム部分１９は各脚部から中央スロット４６の方へ延伸する短い円筒状のシャフトである。上述したように、カム部分１９は、互いに鏡像関係にある。短いシャフトとは、本明細書において使用される場合、円筒状のシャフトの長さの円筒状シャフトの直径に対する比率が約５未満のシャフトを意味する。
【００４７】
図１５Ｂに示す例において、レバー４０は、クランクアーム４１を受ける中央スロット４６を含む。中央スロット４６は、レバー４０の第１脚部５９と第２脚部６０との間に規定される。第１脚部５９は、第２脚部６０と対称的に反対の幾何学的形状を有する。図１５Ｂに示すように、第１脚部５９は第２脚部６０の鏡像である。クランクアーム４１（例えば、図７及び図１４を参照）は、アクスル４４に直交する中間平面９５を中心に対称を有する。クランクアーム４１の線対称は、円筒状のポスト４９及びカムトラック４５に少なくとも当てはまる。このように、クランクアーム４１の両側から突出する円筒状のポスト４９がある。同様に、クランクアーム４１の対向する面のそれぞれに設けられたカムトラック４５がある。クランクアーム４１にレバー４０によってかかる力の合成ベクトルは、中間平面９５にある。同様に、レバー４０の各円筒状のポスト４９と対応するＵ字形のトラック９２との間と、各カム部分１９と対応するカムトラック４５との間に力がかけられる。このような対称性により、偏心荷重が打ち消され、中間平面にある合成力ベクトルを生じる。中間平面９５における合成力ベクトルは、中間平面９５からトルクを発生しない。中間平面９５からのトルクは、ドア動作ポケット２３におけるドア２０のねじれや拘束を低減させる補償（例えば、剛性や軸受で）を必要とすることもある。
【００４８】
図９は、図５Ａに示すハウジングの第１部分の例、図７に示すドア２０の例及び図８に示すレバー４０の例を含む部分バルブアセンブリの後方斜視図である。図９には、弾性シール２１は示されていない。レバー４０及びドア２０が第１ポートシール状態に対応する位置にあるバルブが示されている。
【００４９】
図９と図６Ａから図６Ｃとを合わせて参照すると、図９は、図６Ａから図６Ｃに示す反対側の端部から見た図であることが分かる。図示した例において、ドア２０は、第１ピボット軸４２と同軸に設けられた第１スタブシャフト８８を含む。第１スタブシャフト８８は、ドア２０から離れる方向に突出する。ハウジングは、第１スタブシャフト８８を受ける第１溝９０を含む。第１溝９０は、第２ポートシールフランジ３８の第２ポートシール弧状部に平行な第１円弧１９０に沿った経路に第１スタブシャフト８８を案内する。ドア２０は、第２ピボット軸４３と同軸に設けられた第２スタブシャフト８９を含む。第２スタブシャフト８９は、ドアから離れる方向に突出する。ハウジングは、第２スタブシャフト８９を受ける第２溝９１を含む。第２溝９１は、第３ポートシールフランジ３６の第３ポートシール弧状部に平行な第２円弧１９１に沿った経路において第２スタブシャフト８９を案内する。
【００５０】
図９及び図６Ａから図６Ｃに示す例において、レバー４０は、円筒状のポスト４９と係合するＵ字形のトラック９２を規定する。ドア２０が第３ポートシール位置を取りレバー４０が第３ポートシール角度５４に回転したとき、レバー４０は、Ｕ字形のトラック９２を介して円筒状のポスト４９に張力をかけてクランクアーム４１を引っ張り、円筒状のポスト４９と第３ポートシールフランジ３６の重心との間の線に沿った力でドア２０を第３ポートシール位置に押しやる。ドア２０が第１ポートシール位置を取りレバー４０が第１ポートシール角度５２に回転したとき、レバー４０は、カム部分１９を介してカムトラック４５に圧縮力をかけてクランクアーム４１を押し、カム部分１９と第１ポートシールフランジ３７の重心との間の線に沿った力でドア２０を第１ポートシール位置に押しやる。ドア２０が第２ポートシール位置を取りレバー４０が第２ポートシール角度５３に回転したとき、レバー４０は、Ｕ字形のトラック９２を介して円筒状のポスト４９に張力をかけてクランクアーム４１を引っ張り、円筒状ポスト４９と第２ポートシールフランジ３８の重心との間の線に沿った力でドア２０を第２ポートシール位置に押しやる。
【００５１】
図１０Ａから図１０Ｄは、本開示に係るバルブ１０によって制御される１つの入口３、第１出口４及び第２出口５を備えたＨＶＡＣシステム１１における流れ状態の例を示す半概略断面図である。レバー４０及びドア２０は、相対位置を示す棒線画で表されているが、図１０Ａから図１０Ｄの構成部品の形状は、それらの構成部品の実際の形状の大まかな目安にすぎない。図１０Ａから図１０Ｄにおいて、入口３は第３ポート１３に相当し、第１出口４は第１ポート１４に相当し、第２出口５は第２ポート１５に相当する。図１０Ａは、第１出口４／第１ポート１４への流れが開かれ、第２出口５／第２ポート１５への流れが遮断された様子を示す。図１０Ｂは、第２出口５／第２ポート１５への流れが開かれ、第１出口４／第１ポート１４への流れが遮断された様子を示す。図１０Ｃは、入口３／第３ポート１３からの流れが遮断された様子を示す。図１０Ｄは、入口３／第３ポート１３から第１出口４／第１ポート１４への流れが部分的に開かれ、第２出口５／第２ポート１５への流れが部分的に開かれた様子を示す。
【００５２】
ＨＶＡＣユニットを単純化し、図１０Ｅに示す既存のＨＶＡＣユニットと比較して部品点数を削減するために、図１０Ｆに示すように、本開示の一例が実施されてもよい。図１０Ｆに示すように、図１０Ｅに示す別々の除霜及びフロアバタフライドア３４は、本開示のバルブ１０と置き換えられる。既存の除霜及びバタフライドア３４は、図１０Ｅに示すように開いているときでも、部分的に空気流路の邪魔になる場合がある。本開示のバルブ１０は、流れが混合する場合（図１０Ｄ）を除いて、上記のような空気流路の邪魔にはならないため、本開示のバルブ１０を用いることにより、改良された空気流、雑音及び電力消費量が実現され得る。さらに、本開示のレバー４０は、空気流路の空間を占めるものではない。
【００５３】
既存の別々の除霜及びバタフライドア３４を動かすために使用される運動部品は、貴重なパッケージ空間を消費するとともに、既存のＨＶＡＣシステムのコスト増を招く。本開示の例では、ＨＶＡＣモジュールに対して要求されるパッケージ空間全体を削減し得る。本開示の例において、レバー４０を駆動するアクスル４４は、通常使用可能であるが利用されていない空間にうまく適合する。
【００５４】
図１１Ａから図１１Ｆは、本開示に係るバルブ１０によって制御された２つの入口３、３’及び１つの出口４を備えたＨＶＡＣシステム１１’における流れ状態の例を示す半概略断面図である。図１０Ａから図１０Ｄと同様に、レバー４０及びドア２０は、相対位置を示す棒線画で表されているが、図１１Ａから図１１Ｆの構成部品の形状は、それらの構成部品の実際の形状の大まかな目安にすぎない。入口３、３’及び出口４の位置は、図１０Ａから図１０Ｄに示すものと異なる。図１１Ａから図１１Ｆにおいて、入口３は第２ポート１５に相当し、第２入口３’は第１ポート１４に相当し、出口４は第３ポート１３に相当する。図１１Ａは、図１１Ｂから図１１Ｄにおいて使用された入口、出口及びポートの構成を示す。簡潔に例示するために、図１１Ａにはドアがない。図１１Ｂは、第１入口３／第２ポート１５からの流れを遮断し、第２入口３’及び第１ポート１４から出口４／第３ポート１３への流れが開かれた様子を示す。図１１Ｃは、第１入口３／第２ポート１５から及び第２入口３’／第１ポート１４から出口４／第３ポート１３への流れが開かれた様子を示す。図１１Ｄは、第２入口３’／第１ポート１４からの流れが遮断され、第１入口３／第２ポート１５から出口４／第３ポート１３への流れが開かれた様子を示す。図１１Ｅは、第１入口３／第２ポート１５から出口４／第３ポート１３への流れが開かれ、第２入口３’／第１ポート１４からの流れが制約された様子を示す。図１１Ｆは、出口４／第３ポート１３への流れが遮断され、第１入口３／第２ポート１５及び第２入口３’／第１ポート１４からの流れが滞っている様子を示す。
【００５５】
図１２Ａから図１２Ｅは、本開示のバルブ１０の一例の運動を示す一連の半概略断面図である。図１２Ａは、第３ポートシール状態にあるバルブ１０の一例を示す。レバー４０は、第３ポートシール角度５４にある。図１２Ｂは、第３ポートシール状態と第１ポートシール状態との間の約１５％の位置にあるバルブ１０の一例を示す。円筒状のポスト４９は、Ｕ字形のトラック９２の第１ブランチ１６に沿ってほぼ中間に位置する。ドア２０は、第２ピボット軸４３回りに第２スタブシャフト８９で旋回する。図１２Ｃは、第３ポートシール状態と第１ポートシール状態との間の約５０％の位置にあるバルブ１０の一例を示す。円筒状のポスト４９は、Ｕ字形のトラック９２の第１ブランチ１６の上端部付近にある。ドア２０は、第２ピボット軸４３回りに第２スタブシャフト８９で旋回する。図１２Ｄは、第３ポートシール状態と第１ポートシール状態との間の約７５％の位置にあるバルブの一例を示す。円筒状のポスト４９は、Ｕ字形のトラック９２の第１ブランチ１６に沿ってほぼ中間に位置し、カム部分１９は、カムトラック４５への入口に位置する。ドア２０は、第２ピボット軸４３回りに第２スタブシャフト８９で旋回する。図１２Ｅは、第３ポートシール状態と第１ポートシール状態との間の約９０％でのバルブ１０を示す。円筒状のポスト４９は、Ｕ字形のトラック９２の第１ブランチ１６と湾曲部分１７との間を移行する。レバー４０は、反時計回りのドエル角５１’に近づき、カム部分１９は、カムトラック４５に沿った進路の約３分の１に位置する。
【００５６】
図１３Ａから図１３Ｆは、一連の図１２Ａから図１２Ｅに続く図であり、本開示のバルブ１０の一例の運動を示す。図１３Ａは、第１ポートシール角度５２から反時計回りのドエル角５１’にレバー４０が位置した状態のバルブ１０を示す。円筒状のシャフト４９は、Ｕ字形のトラック９２の湾曲部分１７の中心の左側にある。カム部分１９は、カムトラック４５の中心の右側にある。図１３Ａにおいて、第１ポートはシールされている。図１３Ｂは、第１ポートシール角度５２にレバー４０が位置した状態のバルブを示す。円筒状のシャフト４９は、Ｕ字形のトラック９２の湾曲部分１７の中心にある。カム部分１９もカムトラック４５の中心にある。図１３Ｂにおいて、第１ポートはシールされている。図１３Ｃは、第１ポートシール角度５２から時計回りのドエル角５１”にレバー４０が位置した状態のバルブ１０を示す。円筒状のシャフト４９は、Ｕ字形のトラック９２の湾曲部分１７の中心の右側にある。カム部分１９は、カムトラック４５の中心の左側にある。図１３Ｃにおいて、第１ポートはシールされている。図１３Ｄは、第１ポートシール状態と第２ポートシール状態との間の約２５％の位置にあるバルブ１０を示す。円筒状のポスト４９は、Ｕ字形のトラック９２の第２ブランチ１８に沿ってほぼ中間に位置し、カム部分１９は、カムトラック４５の入口に位置する。ドア２０は、第１ピボット軸４２回りに第１スタブシャフト８８で旋回する。図１３Ｅは、第１ポートシール状態と第２ポートシール状態との間の約８０％の位置にあるバルブ１０を示す。カム部分１９は、カムトラック４５との係合が解除されている。ドア２０は、第１ピボット軸４２回りに第１スタブシャフト８８で旋回する。図１３Ｆは、第２ポートシール状態にあるバルブ１０を示す。レバー４０は、第２ポートシール角度５３に位置する。
【００５７】
図１３Ａから図１３Ｃに示すように、Ｕ字形のトラック９２と円筒状のポスト４９との間の相互作用により、バルブ１０は、レバー４０の回転変動に対して堅牢なものとなる。すなわち、バルブ１０は、レバー４０が第１ポートシール角度５２に接近するとシールを行う。図１３Ｂに示すように、レバー４０は、第１ポートシール角度５２に位置するとき垂直である。接近の境界はドエル角５１で規定される。バルブ１０は、レバー４０が第１ポートシール角度５２のドエル角５１内にあるときシール状態を維持する。円筒状のポスト４９又はカム部分１９の拘束を防止するために、円筒状のポスト４９とＵ字形のトラック９２との間にドエル角５１に相当する隙間９３が設けられる。Ｕ字形のトラック９２は、レバー４０が第１ポートシール角度５２のドエル角５１内にあるとき、円筒状のポスト４９に対して隙間９３を有する。一例において、ドエル角５１は、約２度から約６度の範囲のものである。より詳細には、ドエル角５１は、第１ポートシール角度５２に左右対称に適用される。したがって、隙間は、第１ポートシール角度５２を中心にドエル角５１の２倍の角度にわたって有効である。図１５Ａに示すように、隙間９３は、Ｕ字形のトラック９２の中点に逃げ溝５８によって設けられてもよい。
【００５８】
一例において、第１ポートシール角度５２（図１３Ｃを参照）と、第１ポートシール角度５２と第２ポートシール角度５３（図１３Ｆを参照）との間の第１カム解除角度１１０（図１３Ｄに図示）との間でレバー４０が回転すると、カムトラック４５とのカム係合によりトルクが生じて第１ピボット軸４２回りにドア２０が回転する。レバー４０が第１ポートシール角度５２及び第３ポートシール角度５４（図１２Ａ）の間を回転するときは反対のことが起きる。第１ポートシール角度５２と、第１ポートシール角度５２と第３ポートシール角度５４（図１２Ａを参照）との間の第２カム解除角度１１１（図１２Ｄに図示）との間でレバー４０が回転すると、カムトラック４５とのカム係合によりトルクが生じて第２ピボット軸４３回りにドア２０が回転する。
【００５９】
図１４は、本開示に係る第１ポートシール角度５２にレバー４０が位置した状態のバルブの一例を示す切取斜視図である。円筒状のシャフト４９は、Ｕ字形のトラック９２の湾曲部分１７の中心にある。逃げ溝５８は、円筒状のシャフト４９に隙間を与える。カム部分１９もカムトラック４５の中心にある。図１４において、第１ポートはシールされている。図１４には、弾性シール２１は示されていない。
【００６０】
図１６Ａは、レバー４０を受ける第２ノッチ６６を示す、本開示に係るバルブ１０のハウジングの一部分の切取斜視図である。図１６Ａでは、第２ポートシールフランジ３８の一部分が切り取られている。図１６Ｂは、レバー４０により遮断される対象の潜在的な漏れ経路９４を示す。レバー４０は、図１６Ｂに示されていない。図１６Ｃには、本開示に係る第２ポートシールフランジ３８とのシール表面を形成するレバー４０が示されている。図１６Ｄは、本開示に係る漏れ経路を遮断するレバー４０を示した、図１６Ｂの図の一部分の側面図である。Ｔ字形の断面を有するフランジ３２は、小さな断面積を有する蛇行経路を介したバイパス空気流を制限するように、相補的な溝９８に嵌まり込む。
【００６１】
図１６Ａから図１６Ｄに示す例において、レバー４０は、中心軸３５及び第１ポートシールフランジ３７と対向するドア動作ポケット２３の第２頂点を通る線に沿ってドア動作ポケット２３の半径方向外側に位置するアクスル４４の周りを回転する。レバー４０は、ドア２０が第３ポートシール位置にあるとき、第３ポートシールフランジ３６の第１ノッチ６５を実質的にふさぎ、第３ポートシールフランジ３６と実質的に連続した第１表面を弾性シール２１に向け、流体がドア２０を迂回することを防止する。迂回の様子を流れ矢印９４で示す。ドア２０が第２ポートシール位置にあるとき、流体がドアを迂回しないようにするために、レバー４０は、第２ポートシールフランジ３８の第２ノッチ６６を実質的にふさぎ、第２ポートシールフランジ３８と実質的に連続した第２表面を弾性シール２１に向ける。
【００６２】
図１７Ａは、本開示のバルブ１０が車両の後部乗員ゾーンに冷気を向けている状態のＨＶＡＣシステムの一部分の半概略断面図である。図１７Ａから図１７Ｃにおいて、円９９はレバー４０を駆動するアクスル４４を表す。空気は、蒸発器１００を流れることで冷却される。フラッパドア１０２により、デフロスタダクト１０１又は前方通気ダクト１０３に冷気が向けられないようにする。バルブ１０は、後部乗員ダクト１０４へのヒータコアバイパス１０５を開く。
【００６３】
図１７Ｂは、車両の後部乗員ゾーンに暖気を向ける本開示のバルブ１０を示す点を除けば、図１７Ａに示すＨＶＡＣシステムの一部分の半概略断面図である。バルブ１０は、ヒータコアバイパス１０５を遮断することで、ヒータコア１０８を通って後部乗員ダクト１０４へ空気が流れるようにする。
【００６４】
図１７Ｃは、車両の後部乗員ゾーンへの空気の流れを遮断する本開示のバルブ１０を示す点を除き、図１７Ａに示すＨＶＡＣシステムの一部分の半概略断面図である。フラッパドア１０２は、空気がヒータコアを通って反対方向（図１７Ｂにおけるヒータコアを通る流れと比較して）に流れ、除霜ダクト１０１へと流出するように開かれる。
【００６５】
図１７Ａから図１７Ｃに示す例により、後方通気混合機能及び後方通気遮断機能が得られる。本開示のバルブを含むことで、ＨＶＡＣユニットは単純化され、本来であれば３つの位置、すなわち、１）冷房、２）暖房及び３）除霜の所望の機能を達成するためのパッケージ空間が削減される。また、示した例により温度混合機能が得られる。図１７Ａから図１７Ｃに示す例において、バルブ１０は、パッケージ空間を著しく削減するために、除霜リカバリドア１０９とともに動作する。図１７Ａから図１７Ｃは、ＨＶＡＣユニットの中央チャネルのみを示す。他のドアや壁は、図示した中央チャネルから離れた部分にある。本開示のバルブ１０は小型のものであり、空気流の通路に利用されるものより小さな空間しか必要としない。レバー４０を駆動するアクスル４４は、通常空いているのに利用されていない空間に適合する。
【００６６】
図１８Ａは、乗用車の後方通気ダクト１０６又は後方フロアダクト１０７に流れを選択的に向けるように本開示のバルブ１０を備えたＨＶＡＣシステムの一部分の半概略断面図である。図１８Ｂから図１８Ｄにおいて、陰影部はドア２０を表す。図１８Ｂは、ドア２０が後方フロアダクト１０７を遮断し、空気が後方通気ダクト１０６に流れるようにした図１８Ａに示したバルブ１０の半概略詳細図である。図１８Ｃは、ドア２０が後方通気ダクト１０６を遮断し、空気が後方フロアダクト１０７を通って流れるようにした図１８Ａに示すバルブ１０の半概略詳細図である。図１８Ｄは、ドア２０が空気入口を遮断することで、空気が後方ダクト１０６、１０７へ流れないようにした図１８Ａに示すバルブの半概略詳細図である。後方ダクト１０６、１０７へ流れないように遮断された空気が、除霜ダクト１０１に再び向けられてもよい。図１８Ａ及び図１９に示されているように、本開示のバルブ１０が、ＨＶＡＣユニット（図１９を参照）に組み込まれるか、又はパッケージングされるサテライト部品（図１８Ａを参照）としてＨＶＡＣユニットから離れた位置、例えば、座席（図示せず）下やセンターコンソール（図示せず）に設けられてもよい。
【００６７】
図１９は、乗用車の後方通気口１０６又は後方フロア１０７に流れを選択的に向けるように本開示のバルブ１０を備えたＨＶＡＣシステムの一部分の半概略断面図である。上述したようにバルブ１０を配置することにより、乗用車の後方への空気流が遮断され、後方フロア１０７へ向けられ、後方通気口１０６に向けられ、又は後方フロア１０７及び後方通気口１０６の両方に向けられてもよい。
【００６８】
なお、本開示は、自動車のＨＶＡＣの応用分野において実施される例に関して詳細を提示してきたが、本開示は、自動車への応用や空気流の制御に限定されるものではないことを理解すべきである。例えば、水やグリコールの流れが、本開示のバルブの一例によって制御されてもよい。さらに、本開示のいくつかの例は、住居用又は商業ビル用のＨＶＡＣシステムに適用されてもよい。
【００６９】
なお、本明細書に提示した範囲は、記載した範囲及び記載した範囲内の任意の値又は部分範囲を含むことを理解すべきである。例えば、約２度から約６度の範囲は、約２度から約６度の明確に記載した範囲だけでなく、４度や５．１度などの個々の値や約３度から５度などの部分範囲を含むものと解釈されるべきである。さらに、値の記載に「約」が用いられている場合、定められた値からのわずかな変動（最大±１０％）を包含することを意味する。
【００７０】
なお、本明細書において「一例」、「別の例」、「例」などの参照は、該例に関して記載された特定の要素（例えば、特徴、構造及び／又は特性）が、本明細書に記載される少なくとも１つの例に含まれ、他の例に存在するものであっても存在しないものであってもよい。また、いずれの例について記載した要素は、特記しない限り、さまざまな例において任意の適切な方法で組み合わされてもよいことを理解すべきである。
【００７１】
本願において開示したいくつかの例の記載及び請求において、単数表記（「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」）は、特記しない限り、複数の指示対象を含む。
【００７２】
「接続する／接続され／接続」及び／又はこれと同様の記載は、多種多様に接続された配列及び組み立て技術を包含するように本明細書において広義に規定される。これらの配列及び技術は、（１）一方の構成要素と他方の構成要素との間の連通であって、それらの間に介在する構成要素がない場合の直接的な連通と、（２）一方の構成要素と他方の構成要素との連通であって、それらの間に１つ以上の構成要素があるが、該他方の構成要素「に接続され」た該一方の構成要素が、（１つ以上のさらなる構成要素がそれらの間に存在するにもかかわらず）何らかの方法で該他方の構成要素と連通状態になる連通とを含むが、これらに限定されるものではない。さらに、２つの構成要素は、互いに永久的、半永久的又は取り外し可能に係合及び／又は接続されるものであってもよい。
【００７３】
なお、「連通」とは、直接的及び間接的な連通を含むあらゆる形態の連通を含むと解釈されるべきものである。間接的な連通は、２つの構成要素の間の連通であって、それらの間にさらなる構成要素が位置する連通を含むものであってもよい。
【００７４】
いくつかの例について詳述してきたが、当業者であれば、開示した例が修正されてもよいことは明らかであろう。したがって、上述した記載は非限定的なものとみなされるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１９】
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