JP3449049B2 - 流量調整弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流出流量を
調整する流量調整弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】流量調整弁の従来技術として、例えば、
特開平２−１８０３８６号公報に開示された三方弁があ
る。この三方弁は、流入専用の１つのポート、流入と流
出に兼用可能な２つのポートを有するシリンダー状の本
体と、この本体に収容された円筒状の弁体とを備える。
弁体には、流入と流出に兼用可能な２つのポートの一方
を開閉するための開口部と、流入専用ポートの通水面積
を可変して流入流量を調整する流量調整用の開口部とが
開けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の三方
弁は、弁体に設けられた流量調整用の開口部での全開区
間が長く、流量制御区間が短いことから、低流量域での
制御性が悪くなる。即ち、流量制御区間では弁体の回転
角度を少し変化させただけで流量が大きく変化してしま
うため、流量の細かい制御が困難である。また、三方弁
の流入側で流量制御を行なうため、流出流量が流入流量
に左右される。即ち、一方の流出ポートから流出する流
出流量を減らすために流入専用ポートの通水面積を小さ
くして流入流量を減らすと、他方の流出ポートから流出
する流出流量も減少してしまう。このため、三方弁に供
給される全体の流入流量を有効に利用できないという問
題が生じる。本発明は、上記事情に基づいて成されたも
ので、その目的は、低流量域での制御性の向上を図ると
ともに、流出側での流量制御を可能とする流量調整弁を
提供することにある。

【０００４】

【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、以下の構成を採用した。請求項１では、
車両用空調装置の温水回路に設けられ、エンジンからヒ
ータコアへ供給される温水流量と、前記ヒータコアをバ
イパスする温水流量との割合を調整する流量調整弁であ
って、内部に中空の弁体収容室が設けられて、この弁体
収容室の周面に第１の流出口と第２の流出口とが開口す
ると共に、前記第１の流出口が前記ヒータコアの温水入
口に接続され、前記第２の流出口が前記ヒータコアをバ
イパスするバイパス管に接続される弁本体と、前記弁体
収容室に回転自在に収容されて、その外周面に前記第１
の流出口と連通可能な第１の流通口、及び前記第２の流
出口と連通可能な第２の流通口が開口し、且つ所定の作
動角の範囲で回転駆動されることにより、前記第１の流
通口と前記第１の流出口との連通割合、及び前記第２の
流通口と前記第２の流出口との連通割合を可変する弁体
とを備え、前記第１の流通口には、前記弁体の作動角の
変化量に対する流出流量の変化量が大きい中・高流量制
御部と、前記弁体の作動角の変化量に対する流出流量の
変化量が小さい低流量制御部とが設けられ、前記中・高
流量制御部は、前記低流量制御部による流量制御から前
記中・高流量制御部による流量制御へ移行する際に、前
記第１の流出口に連通する通路断面積が急激に拡大する
三日月形状を有し、 前記低流量制御部は、前記弁体の作
動角の変化量に対して前記第１の流出口との連通割合が
除々に変化する略三角形状に設けられ、且つ前記弁体の
壁厚方向で内周側に壁面を残して、外周側のみ前記略三
角形状に開口されていることを特徴とする。

【０００５】

【０００６】請求項２では、請求項１に記載した流量調
整弁において、前記弁本体は、前記第１の流通口と前記
第１の流出口とが全開している時には、前記第２の流出
口が前記弁体により閉塞されて、前記第２の流通口と前
記第２の流出口とが全開している時には、前記第１の流
出口が前記弁体により閉塞されていることを特徴とす
る。

【０００７】

【作用および発明の効果】（請求項１） 弁体の第１の流通口に低流量制御部を設けたことによ
り、この低流量制御部が第１の流出口と連通する低流量
域では、弁体の作動角の変化量（回転角度の変化量）に
対する流出流量の変化量を小さくできる。即ち、低流量
制御部は、弁体の壁厚方向で内周側に壁面を残した状態
で外周側のみ略三角形状に開口されているため、低流量
制御部が第１の流出口と連通した場合、内周側に残され
た壁面が抵抗となって流体の流出流量が抑制される。従
って、低流量制御部が弁体の壁厚方向に貫通している場
合と比較して、弁体の作動角の変化量に対する流出流量
の変化量をより低減できる。これにより、低流量制御部
の区間が短くても、良好な制御性を得ることができる。

【０００８】

【０００９】（請求項２） 流量調整弁を三方弁として使用する場合、即ち、弁本体
の第１の流出口と第２の流出口の何方か一方が全開する
時に他方が閉塞されて、他方が全開する時に一方が閉塞
される構成とした場合、弁体に設けられた第１の流通口
と第２の流通口との周方向の開口長さが限定される。こ
の様な限られた区間内で低流量域の制御性を向上するた
めには、請求項１に記載した低流量制御部が有効である
と言える。また、本発明では、第１の流出口に対応する
第１の流通口に低流量制御部を設けたことにより、流入
流量を制御することなく、流出側で流量制御を行なうこ
とができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１および図２は流量調整弁の断面図である。本
実施例の流量調整弁１は、例えば、バス車両に搭載され
る空調装置の温水回路２（図４参照）に用いられる。温
水回路２には、図４に示すように、ウォータポンプ３、
予熱機４、流量調整弁１、ヒータコア５、デフロスタ装
置６、およびヒータコア５をバイパスするバイパス管７
等が設けられて、ウォータポンプ３の作動によりエンジ
ン８から流出した温水（冷却水）が循環する。但し、流
量調整弁１によりヒータコア５へ供給される温水流量と
ヒータコア５をバイパスする温水流量との割合が調整さ
れる。なお、予熱機４は、例えば温水の温度が低い時
（例えば７５℃以下）に作動して温水を加熱する。

【００１１】流量調整弁１は、図１および図２に示すよ
うに、ボディ９とカバー１０から成る弁ハウジング１１
（弁本体）、この弁ハウジング１１に収容されるコント
ローラ１２（弁体）、コントローラ１２を駆動するアク
チュエータ（図示しない）等より構成される。ボディ９
は、コントローラ１２を収容する中空のバルブ室１３
（弁体収容室）を有するとともに、このバルブ室１３に
開口する第１流出ポート１４と第２流出ポート１５が設
けられている。第１流出ポート１４には、ヒータコア５
の入口に通じる温水配管（図示しない）が接続されて、
第２流出ポート１５にはバイパス管７が接続されてい
る。この第１流出ポート１４と第２流出ポート１５は、
それぞれ断面円形の開口形状を有し、バルブ室１３を挟
んで１８０度対向する位置（同一軸線上）に設けられて
いる。

【００１２】カバー１０は、バルブ室１３にコントロー
ラ１２を収容した後、Ｏリング１６を介してボディ９に
組付けられて、バルブ室１３の開口側を気密に閉塞して
いる。このカバー１０には、温水配管（図示しない）に
よって予熱機４の出口に連絡される流入ポート１７が設
けられている。この流入ポート１７は、バルブ室１３を
通じて第１流出ポート１４および第２流出ポート１５に
連通し、その第１流出ポート１４および第２流出ポート
１５と直角を成すように設けられている（図２参照）。

【００１３】コントローラ１２は、一端側が閉塞された
円筒形状を成し、開口側が流入ポート１７と向かい合っ
てバルブ室１３に収容されている。コントローラ１２の
周壁面には、第１流出ポート１４と連通可能な第１通水
口１８、第２流出ポート１５と連通可能な第２通水口１
９が開口している。但し、第１通水口１８と第１流出ポ
ート１４の開口位置が一致して第１流出ポート１４が全
開状態の時には、第２通水口１９と第２流出ポート１５
の開口位置がずれて第２流出ポート１５が全閉状態とな
り、第２通水口１９と第２流出ポート１５の開口位置が
一致して第２流出ポート１５が全開状態の時には、第１
通水口１８と第１流出ポート１４の開口位置がずれて第
１流出ポート１４が全閉状態となる（図１に示す状
態）。

【００１４】また、第１通水口１８は、図３（ａ）に示
すように、コントローラ１２の外周面に開口する開口形
状が三日月形状を成す中・高流量制御部１８ａと、略三
角形状を成す低流量制御部１８ｂとから成る。但し、中
・高流量制御部１８ａは、コントローラ１２の壁面を貫
通して形成されているが、低流量制御部１８ｂは、図３
（ｂ）に示すように、コントローラ１２の壁厚方向で内
周側に壁面１２ａを残した状態で、外周側のみ開口して
中・高流量制御部１８ａと通じている。一方、第２通水
口１９は、第２流出ポート１５の開口形状に合致した断
面円形又は楕円形の開口形状に設けられている。

【００１５】このコントローラ１２は、閉塞された一端
側壁面の中央部に中空状の軸部２０が一体に設けられ
て、この軸部２０がボディ９の上壁面を貫通してボディ
９の外部に取り出され、この軸部２０を介してアクチュ
エータにより回転駆動される。なお、軸部２０とボディ
９との間はＯリング２１により気密にシールされてい
る。またコントローラ１２の外周面と第１流出ポート１
４および第２流出ポート１５が開口するバルブ室１３の
内周面との間は、パッキン２２により気密にシールされ
ている。

【００１６】アクチュエータ（例えばサーボモータ）
は、例えば電子制御装置（図示しない）により通電制御
されて、所定の作動角（本実施例では６５度）の範囲で
コントローラ１２を回転駆動する。

【００１７】次に、本実施例の作動を説明する。エンジ
ン８から供給された温水は、流量調整弁１によってヒー
タコア５へ流れる量とヒータコア５を迂回する量とが調
整される。具体的には、第１通水口１８と第１流出ポー
ト１４の開口位置が一致して第１流出ポート１４が全開
された時は、流入ポート１７から流入した温水が全てヒ
ータコア５へ供給されて、ヒータコア５を通過した後、
デフロスタ装置６へ供給される。一方、第２通水口１９
と第２流出ポート１５の開口位置が一致して第２流出ポ
ート１５が全開された時は、流入ポート１７から流入し
た温水が全てヒータコア５を迂回してデフロスタ装置６
へ供給される。また、第１流出ポート１４の全開時と第
２流出ポート１５の全開時との間では、コントローラ１
２の回転位置に応じて（つまり第１流出ポート１４と第
２流出ポート１５の開口割合に応じて）、第１流出ポー
ト１４から流れる温水流量と第２流出ポート１５から流
れる温水流量との割合が調整される。

【００１８】ここで、バス車両のエアコンシステムにお
ける暖房能力は、ヒータコア５へ供給される温水流量に
対して、図５に示す特性を示す。即ち、低流量域（例え
ば１０l/min 以下）では、温水流量の変化に対して暖房
能力が大きく変わる特徴を有している。従って、エアコ
ンの暖房モードにおいても、この低流量域を主として制
御を行なうように構成されている。つまり、低流量域で
の流量誤差を少なくして、高精度な流量制御を行なう必
要がある。

【００１９】これに対して、本実施例では、コントロー
ラ１２の第１通水口１８に低流量制御部１８ｂを設けた
ことにより、低流量域での制御性を向上している。即
ち、第１通水口１８の低流量制御部１８ｂは、その内周
側にコントローラ１２の壁面が残された状態で外周側の
み開口しているため、第１流出ポート１４に対して低流
量制御部１８ｂのみが開口している時の温水の流れは、
中・高流量制御部１８ａから低流量制御部１８ｂを通っ
て第１流出ポート１４へ流出する。この結果、第１流出
ポート１４に対して低流量制御部１８ｂのみが開口して
いる時は、低流量制御部１８ｂの壁厚方向の通水面積に
よって流出する温水流量が決定されるため、低流量制御
部１８ｂがコントローラ１２の壁面を貫通している場合
と比較して流出する温水流量が減少する。

【００２０】（本実施例の効果）本実施例では、第１流
出ポート１４に対して低流量制御部１８ｂが開口する低
流量域の流出流量を少なくして、コントローラ１２の作
動角の変化量に対する流出流量の変化量を小さくできる
ため（図６参照）、低流量域での流量制御を精度良く行
なうことができる。また、第１通水口１８の中・高流量
制御部１８ａを三日月形状として通水面積が急激に拡大
する構成としたことにより、流量制御の不要な中・高流
量域ではコントローラ１２の作動角の変化量に対する流
出流量の変化量が大きくなり、小さな作動角の変化で急
激な流量変化を達成できる。

【００２１】さらに、本実施例では、流入ポート１７に
流入する流入流量を常に一定として、第１流出ポート１
４および第２流出ポート１５より流出する流出流量を交
互に可変する構成であるため、流入流量を変えることな
く、流出側で流量制御を行なうことができる。これによ
り温水回路２を流れる流量は、流量調整弁１前後で常に
一定であるため、予熱機４での加熱量を流量に応じて制
御する必要がなくなったり、デフロスタ装置６の能力も
一定に保つことができるといったメリットがある。ま
た、第１流出ポート１４と第２流出ポート１５とを同一
軸線上に配置しているため、第１通水口１８および第２
通水口１９をコントローラ１２の周面上で同じ高さ位置
に形成することができる。これにより、コントローラ１
２の全長を短くして小型化することにより、流量調整弁
１全体の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】流量調整弁の水平断面図である。

【図２】流量調整弁の垂直断面図である。

【図３】第１通水口の平面図（ａ）および第１通水口の
断面図（ｂ）である。

【図４】空調装置の温水回路図である。

【図５】バスエアコンの温水流量と暖房能力との関係を
示す特性図である。

【図６】コントローラの作動角と温水流量との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ 流量調整弁２ 温水回路 ５ ヒータコア ７ バイパス管 ８ エンジン １１ 弁ハウジング（弁本体） １２ コントローラ（弁体） １３ バルブ室（弁体収容室） １４ 第１流出ポート（第１の流出口） １５ 第２流出ポート（第２の流出口） １８ 第１通水口（第１の流通口）１８ａ 中・高流量制御部 １８ｂ 低流量制御部 １９ 第２通水口（第２の流通口）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両用空調装置の温水回路に設けられ、エ
   ンジンからヒータコアへ供給される温水流量と、前記ヒ
   ータコアをバイパスする温水流量との割合を調整する流
   量調整弁であって、 内部に中空の弁体収容室が設けられて、この弁体収容室
   の周面に第１の流出口と第２の流出口とが開口すると共
   に、前記第１の流出口が前記ヒータコアの温水入口に接
   続され、前記第２の流出口が前記ヒータコアをバイパス
   するバイパス管に接続される弁本体と、 前記弁体収容室に回転自在に収容されて、その外周面に
   前記第１の流出口と連通可能な第１の流通口、及び前記
   第２の流出口と連通可能な第２の流通口が開口し、且つ
   所定の作動角の範囲で回転駆動されることにより、前記
   第１の流通口と前記第１の流出口との連通割合、及び前
   記第２の流通口と前記第２の流出口との連通割合を可変
   する弁体とを備え、 前記第１の流通口には、前記弁体の作動角の変化量に対
   する流出流量の変化量が大きい中・高流量制御部と、前
   記弁体の作動角の変化量に対する流出流量の変化量が小
   さい低流量制御部とが設けられ、前記中・高流量制御部は、前記低流量制御部による流量
   制御から前記中・高流量制御部による流量制御へ移行す
   る際に、前記第１の流出口に連通する通路断面積が急激
   に拡大する三日月形状を有し、 前記 低流量制御部は、前記弁体の作動角の変化量に対し
   て前記第１の流出口との連通割合が除々に変化する略三
   角形状に設けられ、且つ前記弁体の壁厚方向で内周側に
   壁面を残して、外周側のみ前記略三角形状に開口されて
   いることを特徴とする流量調整弁。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した流量調整弁において、 前記弁本体は、前記第１の流通口と前記第１の流出口と
   が全開している時には、前記第２の流出口が前記弁体に
   より閉塞されて、前記第２の流通口と前記第２の流出口
   とが全開している時には、前記第１の流出口が前記弁体
   により閉塞されていることを特徴とする流量調整弁。