(57)【要約】その中に開口が形成され、開位置と閉位置の間を移動可能な薄膜を備える、自動車のＨＶＡＣシステム。薄膜が、ＨＶＡＣシステムの筐体中に形成された開口を開き、また閉じることによって、空気流を調節する。薄膜は、薄膜を巻き取り、巻き解く第１のローラおよび第２のローラを備える薄膜弁組立体中に配置されている。薄膜は、ポリエステルベース繊維、ガラスベース繊維、およびそれらの組合せからなる群から選択される繊維を含む基板を備える。エラストマー繊維が基板層上に配置される。基板はまた、薄膜が開位置と閉位置の間を移動するときに生じる騒音を最小限に抑えるために、エラストマー層上に配置されたシリコン層を備える。
2006510548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）空気入口および空気出口を有し、前記入口および前記出口の間で空気流を導くための筐体と、
（Ｂ）前記筐体内に配置され、前記筐体を通る空気流を制御するために開位置と閉位置の間を移動可能な薄膜であって、
（１）ポリエステルベースの繊維、ガラスベースの繊維、およびそれらの混合物からなる群から選択された繊維を含む基板と、
（２）前記基板上に配置されたエラストマー層と、
（３）前記薄膜が前記開位置と閉位置の間を移動するときに生じる騒音を最小限に抑えるために前記エラストマー層上に配置されたシリコン表面被覆層と、
を備える薄膜と、
を備える暖房、換気、および空調システム。
【請求項２】
前記シリコン表面被覆層が、ビニルおよびメトキシ官能化ジメチルシロキサンを含む、シリコン含有組成物から形成される、請求項１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項３】
前記シリコン表面被覆層の厚さが０．００５〜０．０１８ｍｍ（０．２〜０．７ｍｉｌ）である、請求項１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項４】
前記エラストマー層がシリコンゴムを含む、請求項１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項５】
前記シリコン表面被覆層が、ビニルおよびメトキシ官能化ジメチルシロキサンを含む、シリコン含有組成物から形成される、請求項４に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項６】
前記シリコンゴムが有機過酸化物触媒を含む、請求項４に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項７】
前記エラストマー層がウレタンを含む、請求項１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項８】
前記薄膜がさらに前記基板と前記エラストマー層の間に配置されたフルオロポリマー層を含む、請求項１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項９】
前記フルオロポリマー層が過フルオロポリマーを含む、請求項８に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項１０】
前記過フルオロポリマーがポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項９に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項１１】
前記フルオロポリマー層が前記基板の両面に配置される、請求項８に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項１２】
前記薄膜は、前記エラストマー層が前記フルオロポリマー層に接着できるようにするために、前記フルオロポリマー層と前記エラストマー層の間に配置されたバインダ層をさらに備える、請求項８に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項１３】
前記バインダ層が、シリカおよび過フルオロ化共重合体樹脂の混合物を含む、請求項１２に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項１４】
前記バインダ層の厚さが０．０００８〜０．００５ｍｍ（０．０３〜０．２０ｍｉｌ）である、請求項１２に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項１５】
前記筐体の前記出口に位置が合うように前記薄膜に形成された開口を有する、請求項１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項１６】
前記繊維がガラスベース繊維織布を含む、請求項１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項１７】
前記繊維がガラスベース繊維不織布を含む、請求項１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項１８】
前記繊維が、ポリエステルベース繊維織布、およびポリエステルベース繊維不織布のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項１９】
前記薄膜が薄膜弁組立体に収容されている、請求項１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項２０】
前記薄膜弁組立体が少なくとも１つの開口を有する枠を備える、請求項１９に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項２１】
前記薄膜弁組立体が、前記枠によって回転できるように支持され、前記枠の両端に配置された第１のローラおよび第２のローラをさらに備える、請求項２０に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項２２】
前記薄膜弁組立体が、前記枠によって回転できるように支持され、前記第１のローラと第２のローラの間に配置されたアイドルローラをさらに備える、請求項２１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項２３】
前記薄膜が前記第１のローラおよび第２のローラによって巻き取られ、巻き解かれ、前記開口を横切って張り渡される、請求項２１に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項２４】
前記フルオロポリマー層を非帯電性にするために、前記フルオロポリマー層中に添加剤を含有する、請求項８に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項２５】
前記添加剤が、カーボンブラック、グラファイト、金属粉、金属薄片、金属繊維、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項２４に記載の暖房、換気、および空調システム。
【請求項２６】
（Ａ）枠と、
（Ｂ）前記枠によって回転できるように支持され、前記枠の両端に配置された第１のローラおよび第２のローラと、
（Ｃ）前記枠によって回転できるように支持され、前記第１のローラと第２のローラの間に配置されたアイドルローラと、
（Ｄ）前記第１のローラおよび第２のローラによって巻き取られ、巻き解かれる薄膜であって、
（１）ポリエステルベース繊維、ガラスベース繊維、およびそれらの組合せからなる群から選択される繊維を含む基板と、
（２）前記基板上に配置されたエラストマー層と、
（３）前記薄膜が前記第１のローラおよび第２のローラによって巻き取られ、巻き解かれるときに発生する騒音を最小限に抑えるために、前記エラストマー層上に配置されたシリコン表面被覆層と、
を備える薄膜と
を備える、暖房、換気、および空調システム用の薄膜弁組立体。
【請求項２７】
前記シリコン表面被覆層が、ビニルおよびメトキシ官能化ジメチルシロキサンを含む、シリコン含有組成物から形成される、請求項２６に記載の薄膜弁組立体。
【請求項２８】
前記エラストマー層がシリコンゴムを含む、請求項２６に記載の薄膜弁組立体。
【請求項２９】
前記エラストマー層がウレタンを含む、請求項２６に記載の薄膜弁組立体。
【請求項３０】
前記薄膜がさらに前記基板と前記エラストマー層の間に配置されたフルオロポリマー層を含む、請求項２６に記載の薄膜弁組立体。
【請求項３１】
前記繊維がガラスベース繊維織布を含む、請求項２６に記載の薄膜弁組立体。
【請求項３２】
前記繊維がガラスベース繊維不織布を含む、請求項２６に記載の薄膜弁組立体。
【請求項３３】
前記繊維が、ポリエステルベース繊維織布、およびポリエステルベース繊維不織布のうちの少なくとも１つを含む、請求項２６に記載の薄膜弁組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２００３年２月１８日出願の米国特許仮出願第６０／４４８，３２１号に基づく優先権およびその利益を主張するものである。
本発明は、一般に、空気流を制御するために筐体、およびその筐体内の薄膜を備える暖房、換気、および空調システムに関し、より詳細には、空気流を制御する薄膜を備える薄膜弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御面については当技術分野では公知である。従来、剛性のある扉が、暖房、換気、および空調ユニット（ＨＶＡＣ）の筐体内の空気流を制御する制御面として使用されてきた。最近、これら従来の剛性扉を置き換える複合構造体が設計されるようになってきた。特に、可撓性のある薄膜として複合構造体が設計されるようになってきている。薄膜は、ＨＶＡＣシステムの筐体の入口および出口の開口を開き、また閉じることによって空気流を制御する。一般に薄膜は、ローラを有する枠を備える薄膜弁組立体の中に配置される。空気流を制御するために、アクチュエータが第１のローラを駆動して、薄膜を巻き取り、また巻き解く。薄膜が巻き取られ、巻き解かれると、薄膜中の開口が筐体中の開口と整合し、その結果、空気が筐体を通って流れることができる。
【０００３】
剛性扉などの従来技術の制御面は、当業者には公知であり、セミオープンセルフォームまたはオープンセルフォームあるいはゴムの表面モールドで覆われた充填ポリプロピレンまたはナイロンプラスチックを有する基板を備える。これら制御面を使用することの短所には、ＨＶＡＣシステムの内部の収納容積を増やす必要があり、また、熱い空気流と冷たい空気流が分離して空気混合効率が低下することが含まれる。
【０００４】
さらに、薄膜など従来技術による制御面も当業者には公知であり、それは織物およびポリマーを含む基板上に配置されたエラストマー層および非エラストマー層を備える。しかし未だどの場合も、従来技術の薄膜は、ＨＶＡＣの筐体の中で試験したとき十分に機能しない。従来技術の薄膜の一般的な欠点には、静電荷の堆積、高い摩擦係数、薄膜の粘着、薄膜のクリープ、大きい曲げ抵抗、騒音の低減不足、表面の粘着性が含まれる。
【０００５】
詳細には、静電荷が堆積すると空中の粉塵を薄膜の表面に付着させ、その結果薄膜がＨＶＡＣシステムの筐体内で移動すると騒音を発生する。摩擦係数が高いと、薄膜が詰まる、滑る、または一箇所に固着する可能性をなくすために、薄膜弁組立体がより大きなアクチュエータを装備することが必要である。薄膜の粘着は、ローラから巻き解かれながら薄膜がそれ自体から分離するとき騒音を発生する原因になる。薄膜のクリープは、薄膜がＨＶＡＣシステムの筐体内で位置合わせ不良を起こす伸びの原因になる。曲げ抵抗が大きいと、薄膜がローラに効率よく巻き取られなくなる恐れを防ぐために、薄膜弁組立体がより大きなアクチュエータを装備する必要がある。騒音が低くならないのは、薄膜弁中に配置されたときの薄膜の過度な振動が原因であり、ＨＶＡＣシステムの筐体内の騒音が許容できないレベルになる。最後に、表面の粘着性は、薄膜がローラから離れるときに剥がれ音を発生する原因になる。
【０００６】
理論的には、ＨＶＡＣシステムの筐体中の薄膜として多数の様々な複合構造体を使用することができる。そのような構造体の１つがＫｎｏｘ等の米国特許第５，２１７，７９７号に開示されている。その特許は、過フルオロポリマー層とエラストマー層の間に挟まれた過フルオロポリマー繊維を有する基板を備える複合構造体を開示している。さらに、基板はガラス、石英、アラミド、またはナイロン繊維で補強することができる。けれども、その特許は、エラストマー層上に施されるシリコン表面被覆層までは開示していない。
【０００７】
さらに、従来技術の複合構造体は米国特許第５，２１７，７９７号に開示されたものだけではない。他にも、上記の短所をすべて克服した薄膜または複合構造体を作り出す試みがなされてきた。そのような試みに、日本国愛知県の株式会社デンソー、もと日本電装株式会社の東原の欧州特許第  ０  ７０５  ７２５  Ａ１号に記載されているＨＶＡＣシステムの筐体に用いる複合構造体が含まれる。この特許は、７枚の層を含む複合構造体を開示している。より詳細には、その特許はポリフェニレンスルフィド層およびポリフェニレンスルフィド層の両側に配置された粘着性のエポキシ層を備える複合構造体を開示している。ポリフェニレンスルフィド層および粘着性のエポキシ層は、２枚のナイロン層の間に挟まれている。２枚のナイロン層はさらに２枚のシリコン層の間に挟まれている。
【０００８】
欧州特許第  ０  ７０５  ７２５  Ａ１号に記載されている複合構造体は、さらに１９９６年のＳＡＥの論文９６０６８７、題名「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  Ｆｉｌｍ  Ｄｏｏｒ  Ｔｙｐｅ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｕｎｉｔ」に記載されている。この論文は、シリコン膜だけでは、ＨＶＡＣシステムの筐体中の騒音を十分には低減できないことを明らかにしている。
【０００９】
さらに、欧州特許第  ０  ７０５  ７２５  Ａ１号に極めて類似しているがわずかに異なる、デンソーによる設計の複合構造体の試験も行われた。その複合構造体は、１９９５年型レクサスＬＳ４００用にデンソーが設計したＨＶＡＣシステムの筐体中の薄膜として、日本国豊田市のトヨタ自動車株式会社の事業部、レクサスによって用いられている。この複合構造体は、ポリフェニレンスルフィド層、およびそのポリフェニレンスルフィド層の両面に配置された酸化アルミニウム三水和物を含むバインダ層を備える。ポリフェニレンスルフィド層および酸化アルミニウム三水和物バインダ層は２枚のナイロン層の間に挟まれている。２枚のナイロン層はさらに２枚のシリコン層の間に挟まれている。
【００１０】
レクサスＨＶＡＣシステムおよびそれに対応する複合構造体が複数、中古自動車から取り外され分析された。分析により、上記の複合構造体が、ナイロンの過度の摩損のために不満足な結果を生じていることが示された。コーティングされていないファイバが摩損することは当業者には公知である。分析されたＨＶＡＣシステムおよび対応する複合構造体では、ナイロンの過度の摩損は、２枚のシリコン層で２枚のナイロン層を挟む挟み方が不完全なために生じていた。具体的には、不完全な挟み方は、２枚のシリコン層が、２枚のナイロン層を完全に蔽うように配置されるのではなく、２枚のナイロン層の上面だけに配置されていたために生じた。不完全な挟み方が、ナイロン層を摩損させた。摩損したナイロンが、薄膜弁組立体のローラに絡みこむようになり、その結果、複合構造体が自由に動きにくくなり、複合構造体が役に立たなくなった。
【００１１】
さらに、分析により、上記の複合構造体はナイロンが過度に氷結するために満足できない結果を生じていることが示された。詳細には、蒸発装置コアが結露すると、ナイロン繊維が結露を吸収する。ナイロン繊維が結露を吸収すれば、温度が下がるとナイロン繊維が氷結して硬くなる。ナイロン繊維は、硬さが増すと使用できなくなる。
【００１２】
さらに、部品レベルでの複合構造体の粉塵侵入試験によって、空中の粉塵が複合構造体の表面に食い込むことが示された。空中の粉塵が、複合構造体がＨＶＡＣシステムの筐体中を移動するときに騒音を発生する原因となった。
【００１３】
従来技術による制御面の上記の欠点を克服する複合構造体を開発する別の試みとして、日本国愛知県の日本電装株式会社は米国特許第５，３２６，３１５号に開示されている薄膜を開発した。この特許は、異なる性質を有する少なくとも２種類の層を備える薄膜を開示している。例えば、織物層の少なくとも一方の面上に薄膜を設けたもの、または織物層の一方の面上に樹脂材料を配置したものである。すなわち、異なる２種類の層が、薄膜層と繊維層、または樹脂層と繊維層などとしてもたらされる。
【００１４】
詳細には、薄膜には６つの実施形態がある。第１の実施形態では、薄膜は、樹脂薄膜層、樹脂薄膜層上に配置された織物層、および織物層上に配置された樹脂被覆層を備える。第２の実施形態では、薄膜は、樹脂薄膜層および織物層を備える。織物層が樹脂薄膜層上に接着剤で接着されている。第３の実施形態では、薄膜は、樹脂薄膜層および織物層を備える。織物層が樹脂薄膜層上に接着剤で接着され、樹脂被覆層が織物層中に含浸されている。第４の実施形態では、薄膜は織物層および樹脂薄膜層を備える。樹脂薄膜層が接着剤で織物層上に接着されている。第５の実施形態では、薄膜は織物層および樹脂被覆層を備える。樹脂被覆層は織物層中に含浸されている。第６の実施形態では、薄膜は、樹脂薄膜層上に接着剤で接着された織物層を備える。さらに第６の実施形態では、樹脂薄膜層が接着剤で織物層上に接着されている。
【００１５】
樹脂薄膜層には、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＳＦ（ポリスルホン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、およびＰＳ（ポリスルホン）が含まれる。
【００１６】
繊維層には、ナイロン繊維、ＰＥＴ繊維、ＰＰＳ繊維、アラミド繊維、ｐ−アラミド繊維、ノボロイド繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、およびボロン繊維のフィラメントが含まれ得る。また、樹脂被覆層には、シリコン樹脂、アクリル樹脂、またはフルオロカーボン樹脂が含まれる。
【００１７】
その特許に開示されている薄膜は、エラストマー層上に配置されるシリコン表面被覆層を備えていない。それゆえ、その薄膜がＨＶＡＣシステムの筐体内の薄膜として用いられると、エラストマー層がないので、大きな騒音の原因になる過度な振動を許し、したがって、上記の欠点が改善されない。
【００１８】
従来技術の制御面の上記の欠点を克服する複合構造体を開発する別の試みでは、サウスカロライナ州スパータンブルグのＭｉｌｌｉｋｅｎ  ＆  Ｃｏｍｐａｎｙが、国際特許ＷＯ  ０１／７０５２９  Ａ１号に開示されている薄膜を開発した。その特許は、繋がった、きめのない合成撚り糸の多繊維層を含み、寸法安定性および耐クリープ性が改善された薄膜を開示している。さらに、その特許は、薄膜がＨＶＡＣシステムの筐体内を移動するときの薄膜の摩擦係数およびそのときに発生する騒音を低減する撚り糸フロート部を開示している。さらに、その出願は、ポリウレタンおよび／またはポリアクリレート層を撚り糸層上に配置して用いることを開示しており、このポリウレタンおよび／またはポリアクリレート層は、薄膜がＨＶＡＣシステムの筐体内を移動するときのほつれによる抵抗を低減する。しかし、その特許もエラストマー層上に配置するシリコン表面被覆層は開示していない。
【００１９】
試験では、Ｍｉｌｌｉｋｅｎの薄膜は不満足な結果になった。詳細には、空気中の粉塵が薄膜中に埋まり込み、その結果、薄膜がＨＶＡＣシステムの筐体内を移動するとき騒音を発生する。さらに、薄膜が熱に曝されると、端部がカールし綻びて、薄膜が使用不能になった。
【００２０】
従来技術の制御面の上記の欠点を克服するためのさらに別の試みでは、自動車業界以外で使用するために設計された複合構造体も、ＨＶＡＣシステムの筐体内の薄膜として調査し試験された。そのような複合構造体の例には、日本国東京のＴａｋａｔａ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｇｒｏｕｐの一部門のＭａｎｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓによって開発されたヘリウムバリヤ、ならびにＥｆｆｅｎｂｅｒｇｅｒの米国特許第５，２３０，９３７号およびＫｅｅｓｅの米国特許出願第２００１／００３４１７０に開示されている２つの被覆織物面が含まれる。
【００２１】
Ｍａｎｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓによって開発されたヘリウムバリヤは、２枚のポリウレタンプライマ層の間に挟まれた７０デニールのポリエステルの平織り織地を備える。さらに、ポリウレタン薄膜層が、一方のポリウレタンプライマ層の第１の面上に配置される。詳細には、ヘリウムバリヤは、エラストマー層上に配置されるシリコン表面被覆層を備えていない。
【００２２】
試験では、７０デニールの織地は、高温に曝された後ヘリウムバリヤがカールするのを防ぐのに十分な構造的剛性を有していなかった。複合構造体のカールを克服する試みとして、上記のヘリウムバリヤ中の織地を７５および１５０デニールのポリエステルの織地に換えて評価を行った。高温に曝されたとき、７５デニールの織地はやはりカールする傾向を見せた。しかし、１５０デニールの織地は、高温に曝してもカールしなかった。
【００２３】
さらに、試験は、ヘリウムバリヤがＨＶＡＣシステムの筐体内に配置されたとき、空気中の粉塵が、ポリウレタンプライマ層に食い込むことも示した。ヘリウムバリヤがＨＶＡＣシステムの筐体内で移動するとき、食い込んだ粉塵が許容できない騒音を発生した。空気中の粉塵はポリウレタン薄膜層には食い込まなかった。
【００２４】
騒音の発生を緩和する試みとして、上記のヘリウムバリヤのポリウレタンプライマ層の両面にポリウレタン薄膜層が配置された。ヘリウムバリヤのこの構成は騒音の発生を最小限に抑えたが、ヘリウムバリヤがそれ自体に張り付くことが分かった。さらに、ヘリウムバリヤがＨＶＡＣシステムの筐体内を移動するとき高い摩擦係数を示すことが分かった。そこで、薄膜がそれ自体に張り付く傾向を減少するために珪藻土が加えられた。しかし、それによる明確な効果はなかった。
【００２５】
Ｍａｎｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓによって開発されたヘリウムバリヤの代替として、Ｅｆｆｅｎｂｅｒｇｅｒの特許は、ヘリウムバリヤとは異なった基板を備える複合構造体を開示している。基板は、好ましくは、一方または両方の面をマトリックスで被覆された布地の基板である。マトリックスは、もとになる過フルオロポリマー層とフルオロエラストマー被覆層を備える。実施形態によっては、メチルフェニルシリコン油がマトリックスに加えられる。より詳細には、Ｅｆｆｅｎｂｅｒｇｅｒの特許は、エラストマー層上に配置されるシリコン表面被覆層を備えた複合構造体は開示していない。
【００２６】
Ｅｆｆｅｎｂｅｒｇｅｒの特許の第１の実施形態では、過フルオロ化ポリマーが最初の層として基板の一方または両方の面上に配置されている。さらに、フルオロエラストマー層が、被覆層として最初の過フルオロポリマー層上に配置されている。
【００２７】
Ｅｆｆｅｎｂｅｒｇｅｒの特許の第２の実施形態では、過フルオロポリマーと同時にメチルフェニルシリコン油が塗布され、その結果、混合された過フルオロポリマー層が基板上に形成される。Ｅｆｆｅｎｂｅｒｇｅｒの特許の第３の実施形態では、最初にメチルフェニルシリコン油が基板に塗布され、続いて過フルオロポリマーが塗布され、その結果、メチルフェニルシリコン油層が過フルオロポリマー層と基板の間に挟まれる。さらに、上記の実施形態のすべてにおいて、そう望むなら、複数のフルオロエラストマー層を表面被覆層として追加することができる。
【００２８】
詳細には、Ｅｆｆｅｎｂｅｒｇｅｒの特許の基板には、ガラス、ファイバガラス、セラミック、グラファイト、ポリベンズイミダゾール、ポリアラミド、ポリテトラフルオロエチレン、金属、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、テトラフルオロエチレンの共重合体、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ノボロイドフェノール繊維、または天然繊維が含まれる。もとになる過フルオロポリマーおよび被覆フルオロエラストマー層には、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンプロピレン共重合体、またはテトラフルオロエチレンと過フルオロプロピルビニルエーテルの共重合体が含まれる。
【００２９】
Ｋｅｅｓｅの出願もまた、Ｍａｎｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓによって開発されたヘリウムバリヤと異なる基板を開示している。Ｋｅｅｓｅの出願は、基板および基板の第１および第２の面上に配置された過フルオロポリマー層を開示している。さらに、シリカコロイド分散系および過フルオロ化共重合体樹脂分散系が、基板の第２の面上に配置されて、その面を接着可能にしている。最後に、エラストマー層が、シリカコロイド分散系および過フルオロ化共重合体樹脂分散系上に配置されている。
【００３０】
より詳細には、基板はガラスまたはガラス繊維で強化されている。さらに、過フルオロポリマー層は、ポリテトラフルオロエチレンまたは類似の他の化合物を含む。さらに、エラストマー層はシリコンゴムを含む。さらに、過フルオロ化共重合体樹脂分散系は、フルオロ化エチレンプロピレンまたは過フルオロアルコキシ変性テトラフルオロエチレンを含む。詳細には、基板の第２の面上に配置されたシリカコロイド分散系はエラストマー性をもたない。シリカコロイド分散系は、負電荷を作るアルカリ媒質中に分散されたシリカ球体として形成される。最後に、Ｋｅｅｓｅの特許は、エラストマー層上に配置されるシリコン表面被覆層を備えた複合構造体は開示していない。
【００３１】
試験では、Ｅｆｆｅｎｂｅｒｇｅｒの複合構造体およびＫｅｅｓｅの複合構造体の両方ともやはり不満足な結果をもたらした。詳細には、複合構造体の過フルオロポリマー層およびエラストマー層が静電荷を蓄え、それによって、空中の粉塵が過フルオロポリマー層およびエラストマー層の表面に捉えられるようになった。その結果、複合構造体がＨＶＡＣシステムの筐体内で開位置と閉位置の間を移動するとき、許容できない騒音が発生した。
【００３２】
さらに、Ｋｅｅｓｅの複合構造体のエラストマー層は、高摩擦係数を有する粘着性の表面をもたらした。高摩擦係数は、エラストマー層がＨＶＡＣシステムの筐体と接触しているとき、複合構造体がＨＶＡＣシステムの筐体内で開位置と閉位置の間を移動するのを妨げた。さらに、粘着性の表面は、空気中の粉塵を粘着性の表面に捉えるように働き、複合構造体がＨＶＡＣシステムの筐体内で開位置と閉位置の間を移動するとき許容できない騒音を生じた。さらに、表面がローラに接触し、またそれから離れるとき、許容できない騒音を発生した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
従来技術の複合構造体は現在様々な用途に使用されているが、自動車のＨＶＡＣシステムの薄膜として用いるために優れた寿命および物理的性質を持つ複合表面を開発する余地が残っている。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明は、空気入口および空気出口を有し、その空気入口と出口の間で空気流を導く筐体を備える暖房、換気、および空調システム（ＨＶＡＣ）を提供する。ＨＶＡＣシステムはさらに薄膜を備える。薄膜は、筐体内に配置された基板を備え、筐体を通る空気流を制御するために開位置と閉位置の間を移動することができる。基板は、ポリエステルベース繊維、ガラスベース繊維、およびそれらの組合せからなる群から選択された繊維を含む。エラストマー層が基板上に配置される。薄膜の基板が開位置と閉位置の間を移動するとき生じる騒音を最小限に抑えるために、シリコン表面被覆層がエラストマー層上に配置される。
【００３５】
薄膜のシリコン表面被覆層は、低い摩擦係数を有する薄膜を提供する。エラストマー層は、ＨＶＡＣシステム内の騒音低減因子として働く。さらに、薄膜全体としては、寸法的に安定でクリープせず、曲げ抵抗が低く、静電気を散逸させる。
【００３６】
本発明のその他の利点は、下記の詳細な説明を添付図面と併せて考察し参照することにより、より良く理解されるので、容易に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図を参照すると、いくつかの図面を通して同様な部品は同じ番号で示されているが、暖房、換気、および空調システム（ＨＶＡＣ）は、全体が１０で示される。ＨＶＡＣシステム１０は一般に、空気入口１５および空気出口６６を有する筐体１１を有する。筐体１１は、図２に示すように、少なくとも１つの開口１２を有する薄膜弁組立体１７を備える。やはり図２に示すように、筐体１１はその中に混合室１８を画成する。さらに、ＨＶＡＣシステム１０は、筐体１１に結合した蒸発装置組立体１３を備える。ＨＶＡＣシステム１０はまた、蒸発装置組立体１３および筐体１１に結合した暖房装置組立体１４を備える。ＨＶＡＣシステム１０は、筐体１１内に配置され、空気流を制御するために移動可能な制御面５８ａ、５８ｂを備える。さらに、ＨＶＡＣシステム１０は、空気入口１５に配置されたファン組立体１６を備える。
【００３８】
蒸発装置組立体１３および暖房装置組立体１４はそれぞれ、筐体１１の内部に蒸発装置コア１９および暖房装置コア２０を備える。さらに、空気入口１５は、端部２３に空洞２２を有する通路２１を画定する。空気入口１５はさらに、ファン筐体２５中に配置されたファン２４を有するファン組立体１６を備える。
【００３９】
蒸発装置コア１９はＨＶＡＣシステム１０によって効果的に作用するよう制御され、暖房装置コア２０は空気温度を調節する。蒸発装置コア１９は、空気がすべてそこを通るように筐体１１の幅全体にわたって延在する。逆に、暖房装置コア２０は、筐体１１の端部４３に沿って延在する。
【００４０】
図２を参照すると、制御面５８ａがドアとして示されている。制御面５８ａは、暖房装置コア２０の周りを流れるように空気を導くことができる。制御面５８ａによって暖房装置コア２０の周りに導かれた空気は、暖房装置２０の背面を昇って流れ、混合室１８に流れ込む。空気混合室１８内では、蒸発装置コア１９のみを通過した暖房されていない空気が、暖房装置コア２０の周りに導かれた空気と混合して、所期の温度を達成する。次いで、空気は混合室１８から空気出口６６へ、操作者の選択に従って流れる。
【００４１】
制御面５８ｂは、さらに、薄膜弁組立体１７内に収納された薄膜６３として形成することができる。薄膜６３は、少なくとも１つの開口１２を横切って、空気混合室１８を覆うように張り渡すことができる。薄膜６３は、ローラ、プーリ、紐、歯車などにより少なくとも１つの開口１２を横切って移動させることができる。
【００４２】
図１〜５を参照すると、薄膜６３が開口３１を有する。開口３１は、空気が空気出口６６を通って外へ流れ出ることができるように空気出口６６と整合する。より詳細には、薄膜６３の開口３１が、実際には、薄膜弁組立体１７によって形成される少なくとも１つの開口１２と整合する。薄膜弁組立体１７は、上記のように、空気出口６６の構成部品である。例えば、薄膜６３によって形成される開口３１が、少なくとも１つの開口１２と少なくとも部分的に整合すると、空気が混合室１８から薄膜６３を通過して、少なくとも１つの開口１２を通り抜けることができる。
【００４３】
図３〜５および８を参照すると、薄膜弁組立体１７がより詳細に示されている。薄膜弁組立体１７は、一般に枠２６を備える。枠２６は、第１の切片５３、第２の切片５４、および第３の切片５６を備える。図８を詳細に参照すると、枠２６はまた、枠２６上に配置されるキャップ４８を受けるスロット４９を備える。キャップ４８は、スロット４９にスナップ嵌めされる位置合わせリブ３２を備える。枠２６が追加のスロット４９を備え、キャップ４８が追加の位置合わせリブ３２をスロット４９の数に合わせて備えることができる。さらに、キャップ４８は、キャップ４８をさらに確実に枠２６に固定するために、留具５０を備えてもよい。
【００４４】
図３〜６および８を参照すると、枠２６は、さらに第１および第２のローラ２７，２８を備える。薄膜６３は、第１のローラ２７上に配置された第１の端部２９、および第２のローラ２８上に配置された第２の端部３０を有し、薄膜６３はその間に延在する。図８を詳細に参照すると、第１および第２のローラ２７、２８が枠２６の両端４６、４７に配置され、薄膜６３の第１および第２の端部２９、３０がそれぞれに結合されている。さらに、薄膜６３は、回転式に枠２６に支承された１つまたは複数のアイドルローラ３３によって、支承され緊張が保たれている。
【００４５】
第１のローラ２７は、さらに第１の付勢装置４０を備える。第１の付勢装置４０は、第１のローラ２７に第１の力を連続的に加えて第１の方向へ回転するように付勢する。さらに、第２のローラ２８は第２の付勢装置４１を備える。第２の付勢装置４１は、第２のローラ２８に第２の力を連続的に加えて第２の方向へ回転するように付勢する。第１の付勢装置４０および第２の付勢装置４１は、ねじりばね、ねじりコイルばね、または、ねじれ力をもたらす適切な他のいかなる部材でもよい。
【００４６】
詳細に図５を参照すると、アクチュエータ５７が第２のローラ２８に連結され、それによって非連続的な回転トルクが供給される。アクチュエータ５７は、ステップモータ、直流モータと歯車、または適切ないかなるアクチュエータでもよい。アクチュエータ５７は、アクチュエータ５７を第２のローラ２８に雌雄係合で結合する回転可能な接続部５１を備える。アクチュエータ５７は、第２のローラ２８に動作用回転トルクを伝達する。あるいは、アクチュエータ５７が、第１のローラ２７に結合されてもよい。
【００４７】
図６および７を参照すると、第１のローラ２７は金属、プラスチック、または適切な他の材料製である。第１のローラ２７は、同じく金属、プラスチック、または適切な他の材料性の円筒３７を備える。円筒３７は、第１の付勢装置４０を受け入れる中空の端部３８を備える。円筒３７はまた、駆動軸３４を受け入れる面取りされた端部３９を備える。駆動軸３４は、平板状の先端３５を備える。平板状の先端３５は、枠２６に接続されて、駆動軸３４が回転しないように固定する。円筒３７はまた、中空端部３８から延びる第２の端部３６を備える。最後に、円筒３７はロッキングリブ４４を備える。
【００４８】
第１のローラ２７は、さらに、金属、プラスチック、適切なその他の材料製のシャフト４２を備える。シャフト４２は溝４５を形成し、第１の付勢装置４０および円筒３７の周りに環状に配置されている。これによって、ロッキングリブ４４を溝４５に滑り込ませることができる。
【００４９】
特に図１および図２を参照して、本発明の好ましい実施形態によるＨＶＡＣシステム１０の薄膜６３を以下により詳細に説明する。薄膜６３は基板６１を備える。薄膜６３は、筐体１１を通る空気流を制御するために、枠２６上で開位置から閉位置の間を移動することができる。
【００５０】
図９ａおよび９ｂを参照すると、基板６１は、ポリエステルベース繊維、ガラスベース繊維、およびそれらの組合せからなる群から選択された繊維５２を含む。図９ａの第１の好ましい実施形態では、フルオロポリマー層６２が基板６１の第１の面６４上に配置され、フルオロポリマー層６２は、それに限定されないがポリテトラフルオロエチレンなどの過フルオロポリマーを含んでもよい。フルオロポリマー層６２は、フルオロポリマー層６２に帯電させないようにする添加剤も含む。エラストマー層５９が基板６１の第２の面６５上に配置される。最後に、シリコン表面被覆層６０が、エラストマー層５９上に配置される。好ましくは、シリコン表面被覆層６０の厚さは、０．００５〜０．０１８ｍｍ（０．２〜０．７ｍｉｌ）、より好ましくは０．００８〜０．０１３ｍｍ（０．３〜０．５ｍｉｌ）である。シリコン表面被覆層６０は、薄膜の基板が、ＨＶＡＣシステム１０の筐体１１内で開位置と閉位置の間を移動するときに発生する騒音を最小限に抑える。
【００５１】
図９ｂの第２の実施形態では、フルオロポリマー層６２が基板６１の第１および第２の面６４、６５上に配置され、フルオロポリマー層６２は、それに限定されないがポリテトラフルオロエチレンなどの過フルオロポリマーを含んでもよい。フルオロポリマー層６２は、フルオロポリマー層６２に帯電させないようにする添加剤も含む。シリカコロイド分散系および過フルオロ化共重合体樹脂分散系の混合体６８が、フルオロポリマー層６２の表面６７上に配置される。エラストマー層５９が、シリカコロイド分散系および過フルオロ化共重合体樹脂分散系の混合体６８上に配置される。最後に、シリコン表面被覆層６０が、エラストマー層５９上に配置される。シリコン表面被覆層６０は、薄膜の基板が、ＨＶＡＣシステム１０の筐体１１内で開位置と閉位置の間を移動するときに発生する騒音を最小限に抑える。
【００５２】
より詳細には、好ましい実施形態では、基板６１は、それに限定されないが米国業界基準１０８０スタイルのガラス繊維を含む。別の実施形態では、基板６１は、それに限定されないが、４０〜２００デニールの撚り糸で織られたポリエステルの織地を含む。詳細には、ナイロンベース繊維は、ナイロン繊維が水分を吸収して凍る恐れがあるので、基板には含ませない。
【００５３】
さらに、好ましい実施形態では、添加剤には、カーボンブラック、グラファイト、金属粉、金属薄片、金属繊維が含まれる。さらに、エラストマー５９として、シリコンゴムを含む。より具体的には、シリコンゴムは、白金触媒による無溶剤付加硬化型の１００％固形状の液状シリコンゴム組成をもつ。
【００５４】
液状シリコンゴムは、市場で入手可能な成分Ａおよび成分Ｂで構成され、それらはある特定の比率、通常１：１もしくは１０：１で混合される。各成分は、ビニル末端ポリジメチルシロキサン重合体を含み、また補強充填材および／または増量充填材としてヒュームドシリカを含んでもよい。通常、成分Ａは触媒を含み、成分Ｂは架橋材および抑制剤を含む。抑制剤は、液状シリコンゴムに熱が加えられると除去され、したがって硬化作用が生じる。
【００５５】
成分Ａとして、エラストマー層５９は、有機過酸化物触媒を組み入れてもよい。有機過酸化物触媒は、溶剤溶液により適用し、溶剤溶液を取り除くのに必要なら乾燥し、硬化作用を生じるのに適当な加熱を行ってもよい。逆に、エラストマー層５９は、環境湿度活性化アセトキシ硬化系を組み入れてもよい。アセトキシ硬化系は、溶剤溶液を取り除くのに必要なら乾燥し、硬化を生じるのに十分な長さで湿った空気中に曝しておくことができる。
【００５６】
さらに、別の実施形態では、エラストマー層５９は、シリコンゴムの代わりにウレタンを含んでもよい。
さらに、シリカコロイド分散系の例として、それに限定されないが、デラウェア州ウィルミントンのＤｕＰｏｎｔ製のＬｕｄｏｘ  ＲＴＭ  ４０がある。さらに、過フルオロ化共重合体樹脂分散系の例としては、それに限定されないがフッ化エチレンプロピレンまたは過フルオロアルコキシ変性テトラフルオロエチレンがある。
【００５７】
最後に、好ましい実施形態では、シリコン表面被覆層６０は、ビニルおよびメトキシ官能化ジメチルシロキサンを含む、シリコン含有組成物から形成される。ビニルおよびメトキシ官能化ジメチルシロキサンを含む、シリコン含有組成物の例として、ミシガン州ミドランドのＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃ．製の３７１５がある。
【００５８】
図９ｂによる薄膜６３を合成するために、複数ステップの方法が用いられる。第１ステップでは、基板６１をローラから繰り出し、第１の面６４および第２の面６５をフルオロポリマーで被覆する。フルオロポリマー層６２を形成するために、第１の面６４および第２の面６５をフルオロポリマーの１００％固形状系に浸漬する。次いで、フルオロポリマー層６２を拭い、フルオロポリマーを焼結または融合するのに十分な加熱を行う。通常、基板６１に、所望の量のフルオロポリマーをクラックおよび他の欠陥なしに塗布するために、第１のステップを数回繰り返す。あるいは、フルオロポリマー層６２は、基板６１をカレンダ加工機（図示せず）に通すことによって平滑にし固めることができる。
【００５９】
理想的には、フルオロポリマー層６２は、所望の機能を達成するのに十分な限りできるだけ薄くするべきである。様々な厚さのフルオロポリマー層６２を用いることができるが、０．０３〜０．１３ｍｍ（１〜５ｍｉｌ）が好ましい。
【００６０】
第２のステップでは、フルオロポリマー層の面６７を、シリカコロイド分散系および過フルオロ化共重合体樹脂分散系の混合物６８で被覆することによって接着可能にする。
あるいは、フルオロポリマー層の面６７を、ナトリウム金属、ナフタレン、およびグリコールエーテルの混合物、またはその代わりにナトリウム金属および無水アンモニアの混合物で処理して接着可能にすることもできる。適用できるなら、フルオロポリマー層の面６７を接着可能にする他の手段として、それに限定されないが、特定の雰囲気中でのコロナ処理、化学および電気化学的な処理、金属溶射法、ならびに金属または金属酸化物の真空蒸着が含まれる。
【００６１】
第３のステップでは、フルオロポリマー層の面６７に制御された量のエラストマー材が塗布される。エラストマー層５９は、所期の機能を果たすのに十分な限りできるだけ薄くするべきである。様々な厚さのエラストマー層５９を用いることができるが、０．０５〜１．３ｍｍ（２〜５０ｍｉｌ）が好ましい。
【００６２】
最後のステップでは、エラストマー層５９をシリコン表面被覆層溶液に浸漬してシリコン表面被覆層６０を形成する。浸漬後、シリコン表面被覆層６０を、余分な溶液を取り除くために拭い、硬化するのに十分な加熱を行う。加熱により、シリコン表面被覆層６０および本発明が完成する。
【００６３】
本発明のさらに別の実施形態では、制御面５８ａ、５８ｂはＨＶＡＣシステム１０内の空気ダンパ（図示せず）を形成する。空気ダンパは、歯車軸を有する駆動装置によって全開位置と全閉位置の間を移動できる１つまたは複数の流れ制御羽根または翼を備えてもよい。
【００６４】
任意選択的には、望むなら離れた場所から空気ダンパを電気的に制御し、また、閉じる位置を入力に応じて連続的に調節するために、アクチェータを用いることができる。さらに、空気ダンパは、それぞれの用途によって指定される方向に向けることができる。
【００６５】
上記の詳細な説明は、本発明の好ましい実施形態が、本発明の目的を果たすのに十分に適っていることを示す。本発明の精神から逸脱することなく、本発明を説明するために本明細書に選ばれた好ましい実施形態に様々な変更や追加を加えることが、当業者にとって可能であることを理解されたい。本発明のどの特徴も、本発明のその他のどの特徴とも組み合わせて用いることができることも理解されるべきである。したがって、保護を求める主題は、その同等物すべてを含めて添付の特許請求の範囲に定義される主題にわたるものと見做すべきであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】ＨＶＡＣシステムの斜視図である。
【図２】薄膜弁組立体の断面図を含む、ＨＶＡＣシステムの断面図である。
【図３】第１の姿勢をとった薄膜弁組立体中の薄膜の斜視図である。
【図４】第２の姿勢をとった図３の薄膜弁組立体の斜視図である。
【図５】離間して配置されたアクチュエータを有する薄膜弁組立体の破断斜視図である。
【図６】ローラの破断斜視図である。
【図７】ローラおよびキャップの破断斜視図である。
【図８】薄膜弁組立体に組み込まれた薄膜およびローラの破断斜視図である。
【図９】図９ａは本発明による薄膜の断面図である。図９ｂは任意選択のバインダ層を含む薄膜の断面図である。
【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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【国際調査報告】
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