JPH0362924B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 相互影響領域、流体流動入口、該流体流動入
口に隣接する１対の制御通路、前記流体流動入口
の下流側で該入口とほぼ芯が一致する流体流動出
口、該流体流動出口から分岐する一対の負荷通
路、弁要素、および前記流体流動入口を通過して
流動する流体の流体流動力により前記分岐点で流
体を前記負荷通路の選択された一方を通して流動
させるところの前記弁要素を回転可能に配設する
ピボツト装置、を有する流体増幅器を具備した流
体流動制御要素において、 前記相互影響領域は相互に凹で前記流体流動出
口で狭まる曲面の側壁を有し、前記流体流動入
口、前記流体流動出口および該入口と出口との間
の間隔は、前記相互影響領域の流体圧が常に前記
負荷通路内のいずれの圧力よりも高く、流体は前
記相互影響領域から前記少くとも１つの制御通路
を通じて流出し得るように設定され、制御部材
が、前記少くとも１つの制御通路を通る流体流動
を遮断するために設けられ、それにより、前記弁
要素が前記１対の負荷通路における負荷条件に比
較的鈍感であることを特徴とする流体流制御要
素。

２ 前記弁要素の回転の２つの限界を規定する一
対のストツパ装置を有する請求の範囲第１項記載
の流体流制御要素。

３ 前記弁要素は前記ピボツト装置から伸長して
相互に鈍角のみを形成する一対のフラツパ部材を
有する請求の範囲第１項記載の流体流制御要素。

４ 前記流動制御通路の選択した一方を閉とする
ことにより前記流体が流動すべき曲面壁に切換え
るべく前記弁要素が前記流体流動出口をまたいで
揺動するように前記弁要素が前記ピボツト装置上
を回転させられるところの請求の範囲第１項記載
の流体流制御要素。

５ 前記弁要素は平坦である請求の範囲第４項記
載の流体流制御要素。

６ 前記弁要素の回転の２つの限界を規定する一
対のストツパ装置が存在する請求の範囲第５項記
載の流体流制御要素。

７ 前記弁要素は前記ピボツト装置の両側に伸長
してその間に鈍角のみを形成する一対の平坦面を
有する請求の範囲第４項記載の流体流制御要素。

８ 空気インペラを有する自動車空気流動装置に
おいて、前記空気インペラからそれぞれの負荷装
置に分岐する一対の分岐通路へ空気を搬送するチ
ヤンネル装置、 前記一対の通路の分岐点に設けられた弁要素、 前記弁要素がストツパの一方に係合したとき空
気は前記一対の分岐通路の一方を通過して流動し
前記弁要素が前記ストツパの他方に係合したとき
空気は前記一対の分岐通路の他方を通過して流動
するよう前記分岐点において前記一対のストツパ
装置間を回転運動するように前記弁要素をピボツ
ト支持する装置、 相互影響領域、流体流動入口、流体流動出口を
有し、前記分岐点と前記チヤンネル装置との間に
挿入されて前記弁要素の位置を制御する流体増幅
器要素、および 前記インペラから前記相互影響領域の一方の側
に空気流動を偏向するための少くとも１つの制御
通路、を有し、前記相互影響領域は相互に凹で前
記流体流動出口で狭まる曲面の側壁を有する自動
車空気流動装置。

９ 前記増幅器要素は相互影響領域、流体流動入
口および流体流動出口を有し、それらの寸法は前
記インペラにより前記相互影響領域内に導入され
た圧力が常に大気より大となるように決定されて
いる請求の範囲第８項記載の自動車空気流動装
置。

１０ 前記弁要素は平坦で、その両端が前記一対
のストツパの一方にそれぞれ係合する請求の範囲
第９項の自動車空気流動装置。

１１ 前記相互影響領域は平行な頂部および底部
の壁と一対の相互に凹な曲面を有する側壁とで形
成され、該側壁は前記流体流動入口から最初相互
に広がり次に前記出口に向かつて相互に狭まり、
前記弁要素は平坦で、その中央で枢支され、回転
したとき該弁要素の両端が前記流体流動出口を通
過する請求の範囲第１０項記載の自動車空気流動
装置。

１２ 空気を分岐点に導入するブロワおよび該分
岐点において該ブロワからの空気を一対の負荷通
路の一方に指向する流体増幅器および前記流体増
幅器によつて一対の位置の一方へ制御される自由
ピボツト支持フラツパ部材を、有し、 該フラツパ部材の前記位置の各々は、前記一対
の負荷通路の一方は前記ブロワから空気を受け前
記負荷通路の他方は閉とされる位置であり、 前記流体増幅器は相互に凹に弯曲した一対の側
壁で画成された相互影響領域、流体流動入口、流
体流動出口および制御流動通路を有し、前記側壁
は前記流体流動出口で狭まる自動車空気流動装置
の空気流制御方法において、 前記相互影響領域内の流体圧力を大気圧以上と
なし、これにより前記インペラからの空気は前記
相互影響領域から前記少くとも１つの制御流動通
路を通過して流出するようにすることを特徴とす
る空気流動制御方法。

１３ 一対の前記流動制御通路が存在し、前記流
動制御通路の一方を閉とし前記他方の流動制御通
路を大気に接続することにより前記ブロワからの
空気は前記負荷通路の一方に選択的に誘導される
請求の範囲第１２項記載の方法。

明細書 本発明は、流体流動制御要素、とくに純流体増
幅器、さらにとくにそれにより制御される弁要素
を指向している。

純流体増幅器は負荷に敏感であるという大きな
欠点のため流体流動制御への適用に広く採用され
ることはなかつた。流体増幅器要素で制御される
三角形状のピボツト支持フラツパ部材の使用が
Zetterstromほかによる米国特許第3754576号に
開示されている。この特許において、流体流動制
御要素が開示され、ここで流体増幅器はコアンダ
壁付着型で囲まれた相互影響領域、該相互影響領
域の上流端の流体流動入口、該相互影響領域の下
流端の一対の流体流動出口、流体入口付近の一対
の制御流体入口、および流体流動出口の分岐点の
三角形状フラツパ部材などを有し、該三角形状フ
ラツパ部材は制御流体流動入口の下流に配設さ
れ、可動スプリツタの役をなす尖端を有し、対を
なす流体流動出口のいずれかの中に誘導される流
体流動で作動され、一方の流体流動出口は完全に
開となり他方の流体出口はしたがつて完全に閉と
なる位置に該三角形状フラツパ部材は自動的に切
換えられる。三角形状フラツパ部材をそのピボツ
ト軸のまわりに回転させて流体流動を反対の流体
流動出口へ切換えるために、流体流動入口から噴
出する流体ストリームを偏向することによつて三
角形状フラツパに対する流体ストリームの流動位
置が制御される。この特許においてはわずかな漏
洩が必要なので出口を完全に閉としてのドアの位
置の保持は不可能である。この特許で開示されて
いるような壁付着型流体要素においては、両出口
の高いインピーダンス（負荷または出口の閉鎖に
相当しよう）はもし受動的用法の場合は制御の方
向を反転することとなろう。さらにこの特許の弁
すなわちフラツパ要素な加圧面のピボツト点に対
する相互関係のためにそれを作動させるために余
分な力を必要とし、この特許の実施例は、ガス状
流体にも使用可能と指示してはいるものの油圧へ
の応用を指向するようにみえる。

本発明において流体流動制御要素が提供され、
該制御要素は相互影響領域すなわち室で流体流動
出口と結合された流体流動入口、少くとも１つの
制御流体入口、および少くとも１つのピボツト支
持部または一対位置間でピボツト回転可能なフラ
ツパ要素を有し、該弁要素は流体の流動を流体流
動出口から一対の流体流動出口通路の選択された
１つへと制御するために位置決められる。流体流
動入口と流体流動出口との間の相互影響室は平行
な頂部および底部の壁ならびに一対の対向側壁を
有する室で構成され、両側壁は凹曲面であり、し
たがつて流動は一方の側壁に沿いつつうず力によ
つてその壁に保持され、該流動は前記対をなす流
体流動出口のうちで該流体流動と反対側に位置す
る１つの出口を通して誘導される流体流動であ
る。相互影響領域または室は大気以上に加圧され
相互影響領域または室から制御通路への正圧流が
存在する。弁またはフラツパ要素（自動車空気流
動系においてはしばしばドア要素と呼ばれる）は
２つの方法でバランスしている：(1)重力に対して
バランスしている（したがつて該要素はいずれの
方向にも作動可能である）、(2)フラツパまたはド
アは空気力学的にまたは流体力学的にバランス
し、したがつて出口通路または受槽の圧力はドア
の位置を変えることがなく、また出口通路または
受槽が完全に閉とされてたとえ背圧がかかつても
該背圧は該ドアに対しトルクをも与えないであろ
う。バランスとは、ドアの面積が等しく形状が同
一であること（またはたとえ面積が不等でも合成
モーメントが等しいこと）を意味する。本発明の
本来正圧の相互影響領域に依存しているので、た
とえば相互影響領域からの流体流動を利用すると
きのように制御が受動的に行われる場合たとえ両
方の出口のインピーダンスが上昇しても制御方向
を反転させることとはならないであろう。梨の形
状という観点から、本発明において方向を切換え
るためにドアすなわち弁要素の50％にパワースト
リームが当る。最後に、弁またはフラツパ要素に
その端で漏洩があると、モーメントが発生してド
アを閉位置に保持する。本発明は、通常の自動車
空気流動系、とくに空調、暖房および除霜制御と
組合せて使用される。

図面の説明 本発明に関する上記およびその他の長所ならび
に特徴は、添付の図面を参照すれば一層明瞭とな
ろう。ここで、 第１Ａ図は本発明の好ましい実施例の切取平面
図、第１Ｂ図は弁が他方側に作動したところを示
す同じ図の部分図、 第２図は第１図の線２−２についての断面図、 第３Ａ図は自動車・空気流動系に応用された本
発明を略図で示した本発明のその他の実施例を図
示し、第３Ｂ図は弁またはドア要素が反対側に作
動したところを示す同一実施例の図示であり、ま
た、 第４ａ図、第４ｂ図および第４ｃ図は弁、フラ
ツパまたはドア要素の他の変更態様の平面図であ
る。

【発明の詳細な説明】

本発明は暖房、換気および空調ならびに除霜流
動制御のための自動車における空気流動系に関し
開発された。過去においては、弁要素または「ド
ア」は通常存在する真空モータやエンジンバキユ
ームで供給される真空で作動された。小型車およ
びとくに燃料噴射エンジンにおいてはエンジンバ
キユームはもはや利用できないし、とたえあつて
もその量はきわめて少ない。ドアを作動するため
に真空ポンプの提供または電気モータあるいはソ
レノイドの使用が提案されてきたが、これらの高
価な解決策はドア（フラツパまたは弁要素）を作
動するエネルギ源としてブロワエアにのみ依存す
る本発明により回避可能となる。出口通路抵抗ま
たはインピーダンス（たとえば負荷）のいかんに
かかわらず相互影響領域は常に正圧である。した
がつて、制御は常に同一極性を有する。さらに、
ドアは出口流動を二方向に切換えることを助成す
るのみで、かくして空調モードにおいて１個以上
のレジスタを部分的にまた完全に閉としたあるい
は除霜モードにおいて出口ダクト上に紙またはそ
の他のものを置いたりしてインピーダンスまたは
抵抗の上昇がたとえあつても該ドアは該流動を所
定の出口通路または分路の一方向に保持すること
を助成する。相互影響領域はだ円形状ではじめ外
に広がり次に出口の先に向けて相互に狭まる凹形
状の壁を有し、これによりうずが形成され該うず
が相互影響領域内の流動パターンの二方向性を確
立する主原動力であり、流動の切換えは出口分路
抵抗すなわち負荷の変動に影響されることはほと
んどない。また、該相互影響領域の物理的寸法は
Zetterstromほかの米国特許第3754576号に開示
されるようなコアンダ型壁付着形状のものより小
さくすることが可能である。しかしながら、本発
明の他の面はコアンダ壁付着増幅器と結合して使
用可能である。

本発明を自動車の暖房／除霜／空調形のブロワ
作動ドアに関連させて説明する。一般に自動車空
気流動系は自動車毎に、さらには同一メーカーで
さえも大きく異なることがある。したがつて、図
は極端に略図としすべての自動車空気流動系に共
通をすることを意図した。第１図によると、ブロ
ワまたはインペラＢがダクトまたはチヤネルＤに
加圧空気を供給し、ノズル１０は幅Ｗを有して相
互影響領域または室１１への流体入口を構成し、
該室は出口またはのど部１２を通して一対の流体
出口通路または受槽１３および１４に流体を供給
するが、ここで該通路または受槽とは空調装置ま
たは暖房装置を通して除霜装置または自動車の客
室内の暖房出口への空気の流動に相当するものと
する。同様な要素は他の系統部分に対する流動空
気の上流または下流での制御にも利用可能である
ことは理解できよう。たとえば、もし流体流動出
口通路１４が加熱コアを通して空気を流動させる
場合、客室内を直接暖房するように該空気を導入
することを可能であるしあるいは米国特許第
4250799号、又は特表昭56−500565号公報に開示
しているようにウインドシールに該空気を導入す
ることも可能であり、この両者は本発明に関連し
参照している。

流体入口１０の左側および右側の一対の流体制
御通路１６および１７は各々通路１８および１９
によつてそれぞれ制御装置Ｃと結合され、該制御
装置は図示のような単純なすべり弁または回転弁
でよい。本発明において一方の制御ラインのみを
使用して他のラインは部分的に閉とする制御であ
つてもよいことは理解されよう。

制御ライン１８は開口２０に通じ、制御ライン
１９は開口２１に通じる。すべり弁板２２は開口
２３および２４を有し、開口２３は図示の位置で
左側の制御ポート１６用の出口２０と芯が一致
し、一方開口２４はたとえば制御板２２がハンド
ル２６にてストツパ２７まで右に移動されるとこ
れにより開口２４は右側の制御通路１９の開口２
１と一致する。弁板２２それぞれストツパ２７ま
たは２８まで左右に動かすことにより流体は室１
１から通路１８または１９を通して流動し一致し
た開口２０〜２３または２１〜２４のいずれかか
ら排出可能である。その他の多くの制御方法も使
用可能で、それらは所定の位置を保持するためで
あることは理解できよう。

前述のように、相互影響領域１１は大気より加
圧して保持されしたがつて空気流動は該室から通
路１８および１９を通過して流出し、流体が空気
であるので流体を客室内に放出または排出しても
影響はない。

出口のど部１２の直後で空調および暖房／除霜
通路へそれぞれ通じる通路１３および１４の間に
フラツパまたは弁要素もしくはドア３０がある。
ドア３０はこの好ましい実施例においては平坦で
180°方向に伸長し、平行な境界壁３２，３３内に
支持される中央ピボツト３１を有する。フラツパ
または弁要素３０は好ましい実施例においては一
直線上の２つの部分３０ａおよび３０ｂからな
る。しかしながら、第４ａ図および第４ｂ図に示
すようにこれら２つの部分を相互に90°から270°
の範囲の鈍角となすことが可能である。

第１図はこの好ましい実施例においてはドアバ
ランスして重力に影響されないが、（第４ａ図お
よび第４ｂ図に図示するように）鈍角をなすドア
は、重力に対し敏感となろう。

ストツパ要素４０は外側境界壁４２の部分４１
の弧状曲面に一致するように弧の形状を有し、該
弧状曲面は要素３０ａおよび３０ｂまたはドアも
しくは弁要素３０の両端の回転運動を可能として
いる。図示の位置においては、空気は暖房／除霜
系を通過して自動車内に導入される。この場合、
制御通路１８およびその出口２０はすべり弁２２
の開口２３と一致する。相互影響領域１１は加圧
されているので流体は通路またはチユーブ１８を
通過して矢印の方向に流動して大気に排出され
る。この場合の加圧流体はまた相互影響領域１１
の凹なる側壁１１Ｌに沿つて流動し、同時に相互
影響領域１１の右側にうず４５が発生し、該うず
が壁１１Ｌに沿う流動を保持する。相互影響領域
または室の梨形状またはだ円形状および相可影響
領域の壁に沿う流体流動を保持するうず４５の機
能ならびに圧力が大気圧以上となるような入口１
０、出口１２および室１１の設計はフリユイデイ
クス技術で既知であり、これに関してはStouffer
およびBrayによる米国特許第4052022号を参照す
ることとし、本発明とも関連しここで参照してい
る。

壁の曲面は、空気の流動をフラツパ要素３０の
一方の側上に導き次に通路あるいは流体流動出口
１４を通過して外方に誘導するような形状となつ
ている。相互影響領域１１は加圧下にあるので、
ある種の逆負荷すなわち除霜出口レジスタ上に紙
やものを置くような高インピーダンスがかかつて
もフラツパ弁３０の位置を変更するには至らな
い。さらに、うず４５は流動を側壁１１Ｌに保持
することを助成し、したがつてフラツパ弁要素面
３０は空気流動をこの方向に誘導し、出口流動通
路１３を通過する空気流動を閉とする。出口１２
を通過する流動は左側１１Ｌから右側出口１４を
指向するもので、図示のように横断パワーストリ
ームを有することは注目すべきである。このこと
は相互影響領域内が正圧であることを示し、すな
わち、右側の制御ポートを閉とすれば、流動は同
一側の出口に誘導される。左側の流体制御流１
６，１８，２０および２３を閉とし、右側の流体
制御通路１７，１９，２１および２４を開とすれ
ば、流体入口流動通路または開口１０を通過して
噴出する流体に偏向力を付与し、該流体を相互影
響領域１１の右側曲面壁１１Ｒに沿つて流動させ
る。この現象が生じると、曲面壁１１Ｒによる流
体の横断により流体とドアまたはフラツパ３０の
面の50％に対し約90°の衝突角に指向させ、該ド
アを急速にピボツト回転してストツパ４２と係合
し、これにより空気は今後は流体流動出口通路１
３を通して流動し誘導される。一定期間空気が導
出させるところの出口通路が閉とされても、これ
によりフラツパ要素またはドアの切替えは生じな
いであろう。

したがつて第１図および第２図に示した実施例
は下記の長所を有する；すなわち、自動車の空
調、暖房および除霜用の制御ドアとして作動され
るとき、ある場合にはきわめて低いブロワ空気圧
（水柱0.2インチ以下）で作動することである。状
態を切換えるためには制御ポートを閉とするかあ
るいは開とするのみでよく、たとえば受動的な系
においては付加流体源や通常自動車の計器パネル
上にもともと配設されている制御装置からの戻り
線などは必要としない。制御ポートは部分的に閉
としたりバイアスを付与したりしても切換えが可
能で、したがつて一方の制御ポートを使用するだ
けでもよい。制御通路を通過する空気流動は単に
客室内に排出するのみで、したがつてその量はき
わめて少量であることから顕著な影響はない。作
動は方向に関係しないので、使用中の出口通路を
完全に閉としてもフラツパまたは弁要素を切換え
る力を付与することはない。第１図に開示する発
明は開示の自動車の空調、暖房および除霜系への
実施適用と同様に多くの適用性を有する。住宅地
建物および事務所建物における地域暖房にも使用
可能であり、吸入器における酸素の流量制御にも
使用可能である。冷凍系における冷凍制御にも使
用可能である。

第３Ａ図および第３Ｂ図において分岐点はＴ字
状を有するように図示されているが、同様な部分
は第１図および第２図におけると同じ数だけであ
り、制御の配置は簡単な略図で示している。第４
ａ図および第４ｂ図には相対角約105°を形成する
脚または腕３０a′および３０b′を有するものとし
て弁要素３０が示され、第４ｃ図には流体の流動
面にわずかに曲面が付与され、該曲面は相互影響
領域１１の曲面側壁１１Ｌおよび１１Ｒの曲面の
延長である。必要な場合は本発明による制御要素
の複数個を直列に結合することが可能で、これに
より個々の制御要素は流体を所定の一対の通路の
１つに沿つて流動させ次に第１の所定の通路から
次の一対の通路の所定の１つに分岐するのに使用
可能である。本発明に関する流動制御要素はまた
並列に結合可能で、相互にまたは個別に制御可能
である。

本発明の好ましい実施例を図示して説明してき
たが、付属の請求の範囲に規定された本発明の精
神と範囲から逸脱しない限り当業者による変更が
可能であることを意図している。