(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が流通する開口部（２２１）を有するとともに、空気通路（２１０）を構成するケーシング（２００）と、
前記開口部（２２１）の空気流れ上流側にて揺動し、前記開口部（２２１）を開閉する板状の開閉手段（５００）とを備え、
前記開閉手段（５００）のうちその揺動中心と反対側の端部には、先端側に向かうほど前記開閉手段（５００）の板厚が小さくなるように、前記板厚が階段状に変化する段付き部（５４０）が形成され、
前記開閉手段（５００）は、樹脂からなるドア本体（５１０）と、弾性変形することにより前記開口部（２２１）を閉じたときのシール性を向上するシール部材（５２０）とを有し、
前記段付き部（５４０）の先端（５４１）が前記ドア本体（５１０）と一体化されていることを特徴とする空気通路開閉装置。
【請求項２】
前記段付き部（５４０）は、前記先端（５４１）を空気が通過する際に発生した渦が衝突する角部（５４２）を有し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。
【請求項３】
前記段付き部（５４０）は、前記開閉手段（５００）の揺動中心軸方向と平行な方向に離散的に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気通路開閉装置。
【請求項４】
前記段付き部（５４０）の先端側は、空気の流通方向から見て三角波状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気通路開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気通路を開閉する空気通路開閉装置に関するもので、車両用空調装置において、温風と冷風との風量割合（混合比）を調節するエアミックスドアに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
エアミックスドアや風量を調節する開閉ドア等の開閉手段は、空気が流通する開口部の開口面積を調節することにより風量や風量割合を調節するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、開閉手段の開度が小さいときには、「ヒュー」という耳障りな異音が発生し易い。そこで、発明者等は上記異音の発生原因を調査研究したところ、以下の点が明らかになった。
【０００４】
すなわち、図３２に示すように、開閉ドア５００の開度が小さいときには、開口部２２１の外縁部２２２と開閉ドア５００との間に形成された比較的に小さな隙間（短い距離）を、空気は乱流に移行することなく層流状態で流通するが、開閉ドア５００を通過した後の空気流れのうち開閉ドア５００の背面側では、主流から剥離した剥離層（剥離流れ）が発生するとともに、この剥離層が渦となって主流と共に下流側に移動（進行）していき、開口部の外縁部に衝突する。
【０００５】
そして、渦が外縁部に衝突した際に発生する圧力波が開閉ドア５００の背面に到達するとともに、この圧力波が開閉ドア５００の背面に到達したことをきっかけとして、再び開閉ドア５００の背面にて剥離した剥離層が渦となって主流と共に下流側に移動（進行）していく。このとき、開閉ドア５００の端部から開口部２２１の外縁部２２２に向けて流れる空気は層流状態であるため、所定の周期にて安定的に渦が発生する。
【０００６】
つまり、開閉ドア５００の開度が小さいときには、一旦、開閉ドア５００の端部で渦が発生すると、所定の周期にて安定的に渦が発生するので、異音が発生する。このため、異音の周波数は空気の流速及び開閉ドアの端部から開口部の外縁部までの距離の関数となり、異音の大きさ（騒音レベル）は渦の紙面垂直方向（主流の流通方向と直交する方向）長さ（以下、この長さを渦長さと呼ぶ。）に比例する。なお、ここで言う、渦長さは、渦が主流の流通方向と直交する方向に完全に連続している部位のみを言うものではなく、途中で渦が切れいてもよく、巨視的に異音が発生する領域を意味するものとする。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、開閉ドアやエアミックスドア等の開閉手段の開度が小さいときに発生する異音を低減することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、開閉手段（５００）のうちその揺動中心と反対側の端部には、先端側に向かうほど開閉手段（５００）の板厚が小さくなるように、板厚が階段状に変化する段付き部（５４０）が形成され、開閉手段（５００）は、樹脂からなるドア本体（５１０）と、弾性変形することにより開口部（２２１）を閉じたときのシール性を向上するシール部材（５２０）とを有し、段付き部（５４０）の先端（５４１）がドア本体（５１０）と一体化されていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、段付き部（５４０）の先端を空気が通過する際に渦が発生しても、その発生した渦がその次の角部（段部）に衝突するため、開閉手段（５００）から開口部（２２１）の外縁部（２２２）に至る部位を流通する空気流れが乱される。したがって、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が抑制されるので、開閉手段（５００）の開度が小さいときに発生する異音を低減することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、段付き部（５４０）は、先端（５４１）を空気が通過する際に発生した渦が衝突する角部（５４２）を有していることを特徴とする。
【００１２】
なお、段付き部（５４０）は、請求項３に記載のごとく、開閉手段（５００）の揺動中心軸方向と平行な方向に離散的に形成してもよい。
【００１３】
また、段付き部（５４０）の先端側は、請求項４に記載のごとく、空気の流通方向から見て三角波状に形成してもよい。
【００２６】
因みに、上記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一例である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る空気通路開閉装置を車両用空調装置のエアミックスドアに適用したものであり、図１は車両用空調装置の模式図である。図１中、１００は車室内に空気を送風する遠心式送風機（以下、送風機と略す。）であり、２００は送風機１００により送風される空気の通路２１０を構成する樹脂製の空調ケーシング（以下、ケーシングと略す。）である。
【００２８】
また、ケーシング２００（通路２１０）内のうち送風機１００より空気流れ下流側には、冷媒を蒸発させることによりケーシング２００内を流通する空気を冷却する蒸発器（空気冷却手段）３００が配設され、この蒸発器３００の空気流れ下流側には、走行用エンジン（図示せず）の冷却水を熱源としてケーシング２００内を流通する空気を加熱するヒータコア（空気加熱手段）４００が配設されているとともに、蒸発器３００を通過した空気をヒータコア４００を迂回させて下流側に流通させるバイパス通路２２０が設けられている。
【００２９】
そして、５００はバイパス通路２２０を形成するバイパス開口部（以下、開口部と呼ぶ。）２２１を開閉するエアミックスドア（開閉手段）であり、このエアミックスドア５００にてバイパス通路２２０を通過する風量（冷風）とヒータコア４００を通過する風量（温風）との風量割合を調節することにより車室内に吹き出す空気の温度を調節する。なお、２３０は、エアミックスドア５００にて温度調節された空気（空調風）を車室内に向けて吹き出す吹出口である。
【００３０】
ところで、図２は開口部２２１及びエアミックスドア５００を示す拡大図であり、エアミックスドア５００は、略矩形状の開口部２２１の空気流れ上流側に配設されて揺動することより開口部２２１の開口面積（開口部２２１を通過する風量）を調節するものである。
【００３１】
そして、エアミックスドア５００は、樹脂からなる矩形状のドア本体５１０、その表裏両面に張り付けられたスポンジ等のシール部材５２０、及びエアミックスドア５００の一端部に設けられてドア本体５１０（エアミックスドア５００）をケーシング２００に対して揺動可能に支持するシャフト５３０等から構成されている。
【００３２】
なお、シール部材５２０は、開口部２２１を全閉する際に、開口部２２１の外縁部２２２（以下、開口外縁部２２２と呼ぶ。）に形成されたエッジ状（尖った）突起部２２３に接触して弾性変形することにより、開口部２２１を閉じたときの密閉性（シール性）を向上させるものである。
【００３３】
また、エアミックスドア５００のうちその揺動中心（シャフト５３０）と反対側（図２の右側）の端部は、先端側に向かうほどエアミックスドア５００の板厚（ｈ１＜ｈ２）が小さくなるように、エアミックスドア５００の板厚が階段状に変化する段付き部（乱流化手段）５４０が形成されている。
【００３４】
また、開口外縁部２２２の近傍には、空気流れ上流側に向けて延出する空気抵抗壁（温度コントロール用壁）２２４が設けられており、この空気抵抗壁２２４により、開口部２２１が僅かに開いたとき空気流れを阻害（邪魔）することにより、開口部２２１が僅かに開いたときに、エアミックスドア５００の開度変化に対して、開口部２２１を通過する風量が過度に変化することを防止して温度コントロール性の向上を図っている。なお、本実施形態では、図３に示すように、空気抵抗壁２２４に略矩形状の切り欠き２２５を設けて、さらに、温度コントロール性の向上を図っている。
【００３５】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００３６】
エアミックスドア５００のうちその揺動中心（シャフト５３０）と反対側の端部は、先端側に向かうほどエアミックスドア５００の板厚が小さくなるように、エアミックスドア５００の板厚が階段状に変化する段付き部５４０が形成されているので、図４に示すように、段付き部５４０の先端（板厚がｈ１の部位）５４１を空気が通過する際に渦が発生しても、その発生した渦がその次の角部（段部）５４２に衝突する。
【００３７】
このため、エアミックスドア５００から開口外縁部２２２に至る部位を流通する空気流れが乱されるので、上記の異音の原因となる渦が所定の周期にて発生することが抑制される。したがって、エアミックスドア５００の開度が小さいときに発生する異音を低減することができる。
【００３８】
因みに、図５〜８（ａ）は段付き部５４０の大きさと騒音レベルとの関係を示す試験結果を示すグラフであり、このグラフから明らかなように、段付き部５４０の段差寸法Ｔを２ｍｍ以上とし、段付き部５４０の先端の板厚ｈ１を６ｍｍとし、かつ、段付き部５４０の先端の幅寸法Ｌを４０ｍｍ程度とすることが望ましい。
【００３９】
因みに、段付き部５４０の段差寸法Ｔとは、図８（ｂ）に示すように、揺動中心（シャフト５３０）から段付き部５４０の先端側に向かう方向と平行であって、段付き部５４０の先端５４１から次の角部（段部）５４２までの寸法を言う。また、段付き部５４０の先端の幅寸法Ｌとは、段付き部５４０の先端５４１のうちシャフト５３０の軸方向と平行な方向な部位の寸法を言い、段付き部５４０の先端の板厚ｈ１とは、先端５４１のうち段差寸法Ｔ及び方向幅寸法Ｌ方向に直交する部位の寸法を言う。
【００４０】
（第２実施形態）
第１実施形態では、段付き部５４１はシャフト５３０の軸方向（揺動中心軸方向）と平行に連続的に形成されていたが、本実施形態は、図９に示すように、シャフト５３０の軸方向と平行な方向に離散的に段付き部５４１を形成したものである。
【００４１】
これにより、段付き部５４０の先端５４１を通過する際に発生した渦がその次の角部（段部）５４２に衝突して空気流れが乱されること（第１実施形態の効果）に加えて、シャフト５３０の軸方向に離散的に形成されているので、段付き部５４０の先端５４１を通過する空気に、図１０に示すように、シャフト５３０の軸方向の乱れが発生する。
【００４２】
したがって、エアミックスドア５００から開口外縁部２２２に至る部位を流通する空気流れをより効果的に乱すので、エアミックスドア５００の開度が小さいときに発生する異音をより効果的に低減することができる。
【００４３】
因みに、図１１は騒音レベルを示す試験結果であり、図１１から明らかなように、本実施形態によれば確実に異音の低減を図ることができる。なお、発明者等の検討によれば、段付き部５４０は２〜３個以上が望ましく、かつ、隣り合う段付き部５４０間の距離Ｐは５ｍｍ以上であることが望ましいとの結論を得ている。
【００４４】
なお、本実施形態に係る段付き部５４０は、図９、１０に示すような形状に限定されるものではなく、図１２に示すような形状としてもよい。因みに、図１２では、段付き部５４０の先端の板厚ｈ２をドア本体５１０の板厚と略同一にしてドア本体５１０と段付き部５４０の先端５４１を一体化している。
【００４５】
（第３実施形態）
本実施形態は、図１３に示すように、段付き部５４０の先端側５４１を空気の流通方向から見て三角波状となるようにしたものである。なお、段付き部５４０の先端側５４１（三角状の部分）の一辺は、５ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００４６】
（第４実施形態）
上述の実施形態では、エアミックスドア５００のうちその揺動中心と反対側の端部にエアミックスドア５００の板厚が階段状に変化する段付き部５４０を設けたが、本実施形態は、図１４に示すように、エアミックスドア５００のうち揺動中心と反対側の端部に、曲げ剛性が略０（本実施形態では、絹等の布製）の薄膜部材５５０を設けたものである。
【００４７】
これにより、エアミックスドア５００から開口外縁部２２２に至る部位を流通する空気により薄膜部材５５０がはためき（図１５参照）、空気流れが乱されるので、異音の原因となる渦の発生が抑制される。
【００４８】
なお、図１４（ａ）は、エアミックスドア５００の端面５００ｂに薄膜部材５５０を設けた例であり、図１４（ｂ）はエアミックスドア５００の板面のうち空気流れ下流側の板面５００ａに薄膜部材５５０を設けた例である。
【００４９】
（第５実施形態）
本実施形態は、図１６に示すように、エアミックスドア５００のうちその揺動中心と反対側の端部に、エアミックスドア５００の板面５００ａから空気流れ下流側に向けて突出するとともに、その先端側が三角波状に形成された突出壁５６０を設けたものである。
【００５０】
これにより、図１７に示すように、エアミックスドア５００から開口外縁部２２２に至る部位を流通する空気の流れが突出壁５６０により乱されるので、異音の原因となる渦の発生が抑制される。
【００５１】
因みに、図１８〜２１は異音（騒音）の周波数と騒音レベルとの関係を示す試験結果を示すグラフであり、図２２は突出壁５６０と開口外縁部２２２との間の距離（ギャップ）Ｇ及び突出壁５６０のベース高さＨと騒音レベルとの関係を示す試験結果を示すグラフである。そして、これらグラフから明らかなように、突出壁５６０の先端側を三角波状にしたときにおいて、三角形状の一辺を１０ｍｍとした場合、ギャップＧを１〜２ｍｍとし、ベース高さＨを９から１４ｍｍとすることが望ましい。
【００５２】
ここで、ギャップＧとは、図２３（ａ）に示すように、突出壁５６０の先端から開口外縁部２２２までの寸法を言い、ベース高さＨとは、図２３（ｂ）に示すように、エアミックスドア５００の板面５００ａから三角波状の三角部５６１の底部までの寸法を言う。
【００５３】
（第６実施形態）
第５実施形態では、突出壁５６０の先端側を三角波状としたが、本実施形態は、図２４（ａ）に示すように、突出壁５６０を単純な矩形状としたものである。
【００５４】
これにより、図２５に示すように、エアミックスドア５００から開口外縁部２２２に至る部位を流通する空気の流れが突出壁５６０により乱される（３次元的な流れとなる）ので、異音の原因となる渦の発生が抑制される。
【００５５】
因みに、図２６はギャップＧをパラメータとして、突出壁５６０の突出高さＨｏを１０ｍｍ、突出壁５６０の幅寸法Ｗを５０ｍｍ、突出壁５６０の厚みを１ｍｍとしたときの異音の周波数と騒音レベルとの関係の試験結果を示すグラフであり、このグラフから明らかなように、ギャップＧが小さいほど騒音低減効果がある。また、突出寸法Ｈｏは、図２４（ｂ）に示すように、異音が最も大きくなるときのエアミックスドア５００から開口外縁部２２２までの距離ｄと略同一とすることが望ましい。
【００５６】
（第７実施形態）
本実施形態は、図２７に示すように、エアミックスドア５００のうちその揺動中心と反対側の端部であって、エアミックスドア５００の板面５００ａから空気流れ下流側にずれた部位に、揺動中心軸方向（シャフト５３０の軸方向）と平行な方向に延びる棒状の棒部材５７０を配置したものである。なお、本実施形態では、棒部材５７０は弾性を有するＡＢＳ樹脂又は金属である。
【００５７】
これにより、図２８に示すように、エアミックスドア５００を通過した後の空気流れのうちエアミックスドア５００の背面（板面５００ａ）側にて、主流から剥離した剥離層（剥離流れ）の流れが乱されて、その剥離流れが渦となることが防止されるので、異音の発生を防止できる。
【００５８】
なお、異音の大きさ（騒音レベル）は、前述のごとく、渦長さに比例するので、棒部位材５７０は、揺動中心軸方向（シャフト５３０の軸方向）と平行にエアミックスドア５００のうち異音が発生する領域の全域に渡って配置することが望ましい。
【００５９】
（第８実施形態）
本実施形態は、図２９に示すように、略矩形状のエアミックスドア５００に対して、開口外縁部２２２のうちその揺動中心（シャフト５３０）と反対側に対応する部位に略Ｖ字状の切欠き部２２６を形成することにより、開口部２２１の外縁形状（開口外縁部２２２の形状）とエアミックスドア５００の外縁形状とを相違させるとともに、空気抵抗壁２２４に略Ｖ字状の切欠き部（乱流化手段）２２７を形成することによりエアミックスドア５００と開口外縁部２２２との隙間を流通する空気流れを乱すようにしたものである。
【００６０】
これにより、エアミックスドア５００から開口外縁部２２２に至る部位を流通する空気流れが乱される（３次元的に流れる）ので、異音の原因となる渦の発生が抑制され、異音を低減することができる。
【００６１】
また、開口部２２１の外縁形状（開口外縁部２２２の形状）とエアミックスドア５００の外縁形状とが相違しているので、空気流れが乱されて渦の発生が抑制されるとともに、渦長さが大きくなることを防止でき、異音の低減を図ることができる。
【００６２】
なお、本実施形態は、エアミックスドア５００に段付き部５４０、薄膜部材５００、突出壁５６０及び棒部材５７０等の乱流化手段を設けることが困難なときに採用すると効果的である。
【００６３】
因みに、図３０は、両切欠き部２２６、２２７の切り込み深さＡ、Ｂ（図２９参照）と騒音レベルとの関係の試験結果を示すグラフであり、切り込み深さＡ、Ｂが大きいほど騒音低減効果が大きいことが判る。
【００６４】
（第９実施形態）
第８実施形態では、空気抵抗壁２２４に略Ｖ字状の切欠き部２２７を形成したが、本実施形態は、図３１に示すように、空気抵抗壁２２４に矩形状の切欠き部（乱流化手段）２２８を設けてエアミックスドア５００と開口外縁部２２２との隙間を流通する空気流れを乱すようにしたものである。
【００６５】
（その他の実施形態）
ところで、異音の大きさ（騒音レベル）は渦長さに比例するので、上述の実施形態で述べた段付き部５４０、薄膜部材５５０、突出壁５６０、棒部材５７０及び切欠き部２２６、２２７等の乱流化手段の幅寸法（シャフト５３０の平行な部位の寸法）及びその形成位置は、実用上問題のない騒音レベルとなる程度に選定するこが望ましい。
【００６６】
また、本発明に係る空気通路開閉装置は、エアミックスドア５００にその適用が限定されるものではなく、住宅の窓等その他の開閉手段にも適用することができる。
【００６７】
また、上述の実施形態では、開閉手段をなすエアミックスドア５００が開口部２２１の空気流れ上流側にあったが、エアミックスドア５００が開口部２２１の空気流れ下流側にあるものにおいても本発明を適用することができる。なお、この場合は、開口外縁部２２２に乱流化手段を設けることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のを適用した車両用空調装置の外観図である。
【図２】本発明の第１実施形態における、エアミックスドアと開口部との拡大図である。
【図３】  本発明の第１実施形態における、エアミックスドアと開口部の斜視図である
。
【図４】本発明の第１実施形態における異音の低減効果を説明するための説明図である。
【図５】騒音レベルと周波数との関係を示すグラフである。
【図６】騒音レベルと周波数との関係を示すグラフである。
【図７】騒音レベルと周波数との関係を示すグラフである。
【図８】騒音レベルと段付き部の大きさとの関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態に係るエアミックスドアの斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るエアミックスドアにおける効果を説明するための説明図である。
【図１１】（ａ）は騒音レベルと周波数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は試験用エアミックスドアの外観図である。
【図１２】本発明の第２実施形態における変形例に係るエアミックスドアの斜視図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るエアミックスドアの斜視図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係るエアミックスドアの斜視図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係るエアミックスドアにおける効果を説明するための説明図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係るエアミックスドアの斜視図である。
【図１７】本発明の第５実施形態に係るエアミックスドアにおける効果を説明するための説明図である。
【図１８】騒音レベルと周波数との関係を示すグラフである。
【図１９】騒音レベルと周波数との関係を示すグラフである。
【図２０】騒音レベルと周波数との関係を示すグラフである。
【図２１】騒音レベルと周波数との関係を示すグラフである。
【図２２】騒音レベルと突出壁の大きさとの関係を示すグラフである。
【図２３】（ａ）はエアミックスドアと開口外縁部との寸法関係を示す説明図であり、（ｂ）は突出壁の寸法を示す説明図である。
【図２４】（ａ）は本発明の第６実施形態に係るエアミックスドアの斜視図であり、（ｂ）はエアミックスドアと開口外縁部との寸法関係を示す説明図である。
【図２５】本発明の第６実施形態に係るエアミックスドアにおける効果を説明するための説明図である。
【図２６】騒音レベルと周波数との関係を示すグラフである。
【図２７】（ａ）は本発明の第７実施形態に係るエアミックスドアの斜視図であり、（ｂ）は図２７（ａ）の側面図である。
【図２８】本発明の第７実施形態に係るエアミックスドアにおける効果を説明するための説明図である。
【図２９】本発明の第８実施形態に係る空気通路開閉装置の斜視図である。
【図３０】騒音レベルと切欠き部の大きさとの関係を示すグラフである。
【図３１】本発明の第９実施形態に係る空気通路開閉装置の斜視図である。
【図３２】異音の発生原理を説明するための説明図である。
【符号の説明】
２２１…開口部、２２２…外縁部、５００…エアミックスドア（開閉手段）、
５４０…段付き部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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