JP3552438B2

JP3552438B2 - 流量制御装置

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Publication number: JP3552438B2
Application number: JP00262497A
Authority: JP
Inventors: 正径牧原; 潔宇佐美; 喜夫宮田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-02-05
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: DE19703042A1; DE19703042B4; JPH09274521A; US5983937A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通路を流れる流体流量を制御する流量制御装置に関し、特には、温水供給源から暖房用熱交換器へ流れる温水流量を制御する流量制御装置として用いた場合に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
温水回路内の温水供給源から暖房用熱交換器へ供給される温水流量を制御する流量制御装置として、例えば特開平５−２４８５５８号公報に開示されたものが従来から知られている。以下、この公報に記載された流量制御装置について、図２７、２８を用いて説明する。
【０００３】
図２７、２８に示すように、温水回路１は、温水供給源としての水冷式エンジン２、このエンジン２と連動して作動する機械式のウォータポンプ３、車室内への吹出風を加熱する暖房用熱交換器としてのヒータコア４、および図示しないバッテリからの電力が供給されたときに駆動する電動ポンプ５からなり、この温水回路１中に、エンジン２からヒータコア４へ流れる温水流量を調節する流量制御弁６が設けられている。なお、１００はラジエータである。
【０００４】
上記流量制御弁６は、温水回路１中の温水通路を構成する弁ハウジング１０１と、この弁ハウジング１０１に固設されたソレノイド部１０２とからなる。このうち、弁ハウジング１０１は、エンジン２からヒータコア４への温水通路を構成する第１入口パイプ１０３と第１出口パイプ１０４、ヒータコア４からエンジン２への温水通路を構成する第２入口パイプ１０５と第２出口パイプ１０６、および第２入口パイプ１０５に流入した温水を直接第１出口パイプ１０４にバイパスするバイパス通路を構成するバイパスパイプ１０７備える。
【０００５】
また、弁ハウジング１０１とソレノイド部１０２には、それぞれの内部を貫通した状態でシャフト１０８が設けられている。このシャフト１０８には、第１入口パイプ１０３と第１出口パイプ１０４とを連通する第１連通通路１０９を全閉したときに、第２入口パイプ１０５とバイパス通路１０７とを連通する第２連通通路１１０を全開し、第１連通通路１０９を全開したときに、第２連通通路１１０を全閉するように、弁体１１１、１１２が設けられている。
【０００６】
そして、制御装置１１３によってソレノイド部１０２が通電制御されると、シャフト１０８が図２７の状態となって、第１連通通路１０９が全閉、第２連通通路１１０が全開となる。このとき、エンジン２からの高温の温水がヒータコア４に供給されないので、ヒータコア４の温度は低下する。また、ソレノイド部１０２が非通電制御されると、シャフト１０８が図２８の状態となって、第１連通通路１０９が全開、第２連通通路１１０が全閉となる。このとき、エンジン２からの高温の温水がヒータコア４に供給されるので、ヒータコア４の温度は上昇する。
【０００７】
そして、制御装置１１３は、ヒータコア４の目標温度に応じて所定のデューティ比を決定し、このデューティ比に基づいて、図２７の位置と図２８の位置との間でシャフト１０８を繰り返し往復させるデューティ制御を行っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報記載のものは、シャフト１０８が図２７の位置から図２８の位置になるとき、および図２８の位置から図２７の位置になるときに、弁体１１１、１１２が弁座に衝突するので、このときに発生する打音が問題となっていた。
また、第１連通通路１０９を全開する位置（図２８）と全閉する位置（図２７）との間でデューティ制御するので、シャフト１０８が図２８の位置から図２７の位置に移ったときには、大流量の温水が流れていた第１連通通路１０９が一気に全閉状態となって、ウォータハンマ音が発生するといった問題があった。
【０００９】
また、第１連通通路１０９を全開する位置と全閉する位置との間でデューティ制御するので、デューティ制御の周期を短くしないとヒータコア４の温度変動幅が大きくなってしまうし、上記周期を短くすると、シャフト１０８の作動回数が多くなって、耐久性が悪化するといった問題がある。
本発明は、通路を流れる流体流量を制御する流量制御装置において、上記各問題を解決することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１〜１３記載の発明は、
通路を流れる流体の流量を調節する弁体と、この弁体を作動させる弁作動手段と、この弁作動手段を制御する制御手段とを備える流量制御装置であって、
上記弁体は、流体が流れる通路内に、この通路を横切る方向に所定位置に移動可能に設けられ、
上記弁体に形成された開口部は、弁体が、第１位置と第２位置との間の第３位置にあるときに、弁体が第２位置にあるときに比べて小さな面積で通路を開口する小面積部分を有し、
上記制御手段は、第１位置と第３位置、または第３位置と第２位置との間で、弁体が繰り返し往復するように弁作動手段をデューティ制御する
ことを特徴としている。
【００１１】
ここで、請求項１記載の発明でいう第１位置とは、通路に流体を全く流さない位置を意味し、第２位置とは、通路を流すのに必要とされる最大流量を流すことのできる位置を意味する。また、第３位置とは、第１位置と第２位置との間における位置のうち、デューティ制御する際に弁体を停止させる位置を意味し、この第３位置は、１つしか存在しない場合もあれば、複数存在する場合もある。
【００１２】
上記した請求項１〜１３記載の発明によると、弁体は、通路を横切る方向に所定位置に移動可能に設けられており、弁座に衝突することがないので、弁体が移動しても弁の打音は発生しない。
また、弁体が上記第３位置にあるときは、開口部のうちの小面積部分が通路を開口する。この小面積部分が通路を開口する面積は、弁体が第２位置にあるときに開口部が通路を開口する面積（全開）よりも小さい。そして、制御手段は、第１位置と第３位置、または第３位置と第２位置との間で、弁体が繰り返し往復するように弁体作動手段をデューティ制御する。
【００１３】
弁体が第１位置と第３位置との間で移動したとき、および第３位置と第２位置との間で移動したときのいずれの場合も、通路を流れる流量の変化度合いは、第１位置と第２位置との間で移動する場合に比べて大幅に減少できる。従って、本発明によると、従来のものにおけるウォータハンマ音の発生や耐久性の低下といった問題を解決できる。
また、請求項１記載の発明における小面積部分は、第３位置に対応して、独立した微小開口部として形成することができる。従って、第３位置が１つの場合は上記微小開口部は１つであり、第３位置が複数ある場合は上記微小開口部は複数ある。
【００１４】
また、請求項２記載の発明によれば、制御手段（２１）は、第１〜第３位置のなかで、隣り合う位置間で、それぞれ弁体（８）が繰り返し往復するように弁体作動手段（１５）をデューティ制御することを特徴としている。
従って、第３位置が１つの場合は、第１位置と第３位置との間、および第３位置と第２位置との間でデューティ制御する。また、第３位置が複数ある場合は、第１位置とこの第１位置に最も近い第３位置との間、隣り合う第３位置相互の間、および第２位置に最も近い第３位置と第２位置との間で、それぞれデューティ制御する。
【００１５】
また、請求項３記載の発明によれば、最も面積の小さい微小開口部（８ｄ）の面積は、流体中の異物を通す程度の大きさで形成され、
制御手段（２１）は、第１位置と、最も面積の小さい微小開口部（８ｄ）に対応した位置との間で、弁体（８）が繰り返し往復するように弁体作動手段（１５）をデューティ制御することを特徴としている。
これによると、第３位置が１つの場合は、この位置に対応して形成された微小開口部が、上記最も面積の小さい微小開口部となる。また、第３位置が複数ある場合は、最も第１位置に近い第３位置に対応して形成された微小開口部が、上記最も面積の小さい微小開口部となる。
従って、通路を流す目標流量が微小のときは、上記のように、第１位置と、上記最も面積の小さい微小開口部に対応した位置との間でデューティ制御するわけだが、この最も面積の小さい微小開口部が、温水回路中の異物を通す程度の面積であるので、開口部に異物をつまらせることなく、微小温水流量制御をすることができる。
【００１６】
そして、請求項４記載の発明では、制御手段（２１）は、第１〜第３位置のなかで、隣り合う１つの位置間で、弁体（８）が繰り返し往復するように弁体作動手段（１５）をデューティ制御するとともに、
第１〜第３位置のなかで、隣り合う他の位置間では、弁体（８）の移動位置が連続的に変化するように弁体作動手段（１５）をアナログ制御することを特徴としている。
このように、デューティ制御とアナログ制御とを組み合わせて本発明を実施することもできる。
請求項５記載の発明のように、請求項４記載の流量制御装置において、小面積部分は、第３位置に対応して、独立した微小開口部（８ｄ、８ｅ）として形成できる。
請求項６記載の発明では、請求項４記載の流量制御装置において、小面積部分が、弁体の外面上に形成された溝形状の開口部からなることを特徴としている。
これによると、流体中に含まれる異物を弁体の外面上に形成された溝形状に沿って排出しやすくなり、異物の詰まりによる流量制御機能の悪化等の不具合を防止できる。
【００１７】
さらに、請求項９に記載のごとく、溝形状の開口部において、溝幅および溝深さが段階的に増加する連結部をテーパ部としたり、請求項１０に記載のごとく、溝形状の開口部を断面円弧状または断面三角状とすることにより、異物の排出性を一層向上できる。
請求項１１記載の発明では、第３位置として、異なる複数の位置が設定され、
小面積部分（８ｄ、８ｅ、８０ｉ、８０ｊ、８ｋ 1 〜８ｋ 4 、８ｋ 7 ）は、複数の第３位置のうち、第１位置に近い第３位置に比べて、第２位置に近い第３位置の方が、通路の開口面積が大きくなるように形成され、
制御手段（２１）は、複数の第３位置のそれぞれの間でも、弁体（８）が繰り返し往復運動するように弁体作動手段（１５）をデューティ制御することを特徴としている。
これによると、より細かな流量制御ができる。
【００２２】
本発明における弁体は、請求項１２に記載のごとく、通路の一部をなす弁ハウジング（７）内に、回動可能に配置されたロータ（８）として構成することにより、好適に実施できる。
さらに、請求項１３記載の発明は、本発明による流量制御装置が、温水供給源から暖房用熱交換器へ流れる温水の流量を制御する流量制御装置であることを特徴としている。
これによると、弁体の弁打音の発生を抑えられるとともに、ウォータハンマ音を低減できる。また、デューティ制御の周期を従来のものと同じとした場合には、ヒータコアの吹出空気温度の変動幅を従来のものよりも小さくできる。従って、温度変動幅を従来と同じにしたときには、弁体の作動回数を従来よりも少なくすることができ、実用上、極めて有利である。

【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
次に、本発明の流量制御装置を、自動車エンジンからヒータコアへ流れる温水流量を制御する流量制御装置として適用した第１実施形態について、図１〜１４に基づいて説明する。なお、図２７、２８と同じ部材については、これらと同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
図１に示すように、温水回路１は、温水供給源としての水冷式エンジン２、ウォータポンプ３、車室内への吹出風を加熱する暖房用熱交換器としてのヒータコア４、および電動ポンプ５からなり、この温水回路１中に、エンジン２からヒータコア４へ流れる温水流量を調節する流量制御弁６が設けられている。
以下、この流量制御弁６の構成について、図１〜５を用いて詳細に説明する。なお、図２は流量制御弁６を図１の上方側から見た上面図で、外側カバー１９を一部破断した状態で図示している。また、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図、図４は図３のＢ−Ｂ矢視断面図、図５はロータ８の側壁部８ａの展開図である。
【００２５】
流量制御弁６は、弁ハウジング７と、弁体としてのロータ８と、弁体作動手段としてのアクチュエータ部９とを備える。
このうち、弁ハウジング７は、エンジン２からヒータコア４への温水通路を構成する入口パイプ１０と出口パイプ１１、およびヒータコア４を流出した温水を直接出口パイプ１１にバイパスするバイパス通路を構成するバイパスパイプ１２を備える。
【００２６】
また、ロータ８は、円筒状の側壁部８ａ、円板状の上面部８ｂ、およびこの上面部８ｂの中心から突出して形成された回転軸部８ｃが、樹脂にて一体形成された構成であり、底部は開口している。そして、側壁部８ａが入口パイプ１０およびバイパスパイプ１２内の温水流れ方向を横切るようにして、回転軸部８ｃを軸として、弁ハウジング７内に回動可能に設けられている。
【００２７】
上記側壁部８ａには、温水回路１中の異物（例えば鋳砂）を通す程度の大きさの第１開口部８ｄ、この第１開口部８ｄよりも大きい第２開口部８ｅ、およびこの第２開口部８ｅよりも大きく、入口パイプ１０およびバイパスパイプ１２をほぼ全開し得るだけの大きさを持つ第３開口部８ｆが形成されている。
ロータ８とアクチュエータ部９とを仕切る内側カバー１３が弁ハウジング７に取り付けられることによって、図１上下方向におけるロータ８の位置ずれが防止される。また、弁ハウジング７のうち、入口パイプ１０およびバイパスパイプ１２の形成部位と、ロータ８の側壁部８ａとの間には、それぞれゴムパッキン（弾性シール材）１４ａ、１４ｂが、適当な面圧でこれらに接触して配置されており、温水の内部漏れが防止される。
【００２８】
ここで、ゴムパッキン１４ａ、１４ｂはその中心部に円形の通路穴を有する形状であり、このゴムパッキン１４ａ、１４ｂの円形通路穴のうち、ロータ８の側壁部８ａに面する部位がそれぞれ後述の図５のロータ展開図に示す第１連通通路２３および第２連通通路２４を構成する。
なお、本実施形態では、第１〜第３開口部８ｄ〜８ｆにて、請求項１記載の発明でいう開口部を構成し、第１、第２開口部８ｄ、８ｅにて、請求項１記載の発明でいう小面積部分、請求項４記載の発明でいう微小開口部を構成している。また、側壁部８ａのうち、第１〜第３開口部８ｄ〜８ｆを除く部位にて、請求項１記載の発明でいう遮蔽部８ｇを構成している。
【００２９】
また、アクチュエータ部９は、直流モータ１５、この直流モータ１５の出力軸ウォームギア１５ａと噛み合う第１減速ギア１６、この第１減速ギア１６と噛み合う第２減速ギア１７、およびこの第２減速ギア１７と噛み合い、中心が回転軸部８ｃの先端部と嵌合した出力ギア１８が、内側カバー１３と外側カバー１９との間の空間に設けられた構成となっている。また、回転軸部８ｃの先端部には、ロータ８の回動位置を検出するポテンショメータ２０が接続されている。
【００３０】
次に、制御系の構成を、図６に基づいて説明する。
ＥＣＵ（電子制御装置）２１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、エンジン２の図示しないイグニッションスイッチがオンされたときに、図示しないバッテリから電源が供給される。
ＥＣＵ２１の入力端子には、ポテンショメータ２０、およびヒータコア４の温度を検出する温度センサ２２（具体的には、ヒータコア４を通過した直後の空気温度を検出する）が電気的接続されている。
【００３１】
このポテンショメータ２０と温度センサ２２からの信号は、ＥＣＵ２１内の図示しないＡ／Ｄ変換回路にてＡ／Ｄ変換された後、上記マイクロコンピュータへ入力される。
また、ＥＣＵ２１の出力端子には、電動ポンプ５および直流モータ１５が電気的接続されている。
【００３２】
ＥＣＵ２１は、図５（ａ）〜（ｄ）で示した第１位置、第３位置（ａ）、第３位置（ｂ）、および第２位置の合計４つの位置のなかで、隣り合う位置間で、ロータ８が繰り返し往復するように、直流モータ１５をデューティ制御する。ここで、それぞれの位置における、ロータ８の位置と温水回路１内での温水の流れとについて、図１、４、５、７〜１３に基づいて説明する。
（第１位置）
この第１位置では、ロータ８は図１、４の位置となり、図５（ａ）に示すように、遮蔽部８ｇにて、入口パイプ１０と出口パイプ１１とを連通する第１連通通路２３を全閉する。また、バイパスパイプ１２と出口パイプ１１とを連通する第２連通通路２４は、第３開口部８ｆにて全開される。
【００３３】
ここで、ＥＣＵ２１は、ロータ８が第１位置で停止しているときは電動ポンプ５を停止させる。従って、このときのエンジン２からの温水は、図１の矢印で示すようにラジエータ１００のみに流れ、ヒータコア４へは流れない。なお、ＥＣＵ２１は、直流モータ１５をデューティ制御するときは、電動ポンプ５を作動させる。
【００３４】
従って、このとき温度センサ２２の検出値Ｔａは、図７に示すようにＴ１となる。その結果、車室内への吹出風は最大冷房状態となる。
（第３位置（ａ））
この第３位置（ａ）では、ロータ８は図８の位置となり、図５（ｂ）に示すように、第１開口部８ｄにて第１連通通路２３を若干量開口し、第３開口部８ｆにて第２連通通路２４を全開する。
【００３５】
このとき、エンジン２からの高温の温水は、図９の矢印に示すように、ラジエータ１００へ流れるのはもちろんのこと、ヒータコア４へも若干量流れる。また、このとき、ヒータコア４を流出した低温の温水が、バイパスパイプ１２、出口パイプ１１を介して、再びヒータコア４内へ流入する。
従って、このとき温度センサ２２の検出値Ｔａは、図７に示すように、Ｔ１よりも高いＴ２となる。
（第３位置（ｂ））
この第３位置（ｂ）では、ロータ８は図１０の位置となり、図５（ｃ）に示すように、第２開口部８ｅにて、図５（ｂ）の場合に比べて大きい面積にて第１連通通路２３を開口し、第３開口部８ｆにて第２連通通路２４を全開する。
【００３６】
このとき、エンジン２からの高温の温水は、図１１の矢印に示すように、ラジエータ１００へ流れるのはもちろんのこと、ヒータコア４へも、図９の場合よりも多く流れる。また、このとき、ヒータコア４を流出した低温の温水が、バイパスパイプ１２、出口パイプ１１を介して、再びヒータコア４内へ流入する。
従って、このとき温度センサ２２の検出値Ｔａは、図７に示すように、Ｔ２よりも高いＴ３となる。
（第２位置）
この第２位置では、ロータ８は図１２の位置となり、図５（ｄ）に示すように、第３開口部８ｆにて第１連通通路２３を全開し、遮蔽部８ｇにて第２連通通路２４を全閉する。
【００３７】
このとき、エンジン２からの高温の温水は、図１３の矢印に示すように、ラジエータ１００へ流れるのはもちろんのこと、ヒータコア４へも、最大暖房能力が得られる程度の温水が流れる。また、このとき、ヒータコア４を流出した低温の温水は、バイパスパイプ１２、出口パイプ１１を介して再びヒータコア４内へ流入することなく、そのままエンジン２に戻る。
【００３８】
従って、このとき温度センサ２２の検出値Ｔａは、図７に示すように、最高温度のＴ４となる。その結果、車室内への吹出風は最大暖房状態となる。
以上のように、上記各位置に対応する温度センサ２２の検出値Ｔａは、図７に示すようになるので、ヒータコア４の目標温度がＴ１とＴ２との間であれば、ＥＣＵ２１はこの目標温度に基づいてデューティ比を適切に決定し、このデューティ比に基づいて、第１位置と第３位置（ａ）との間でロータ８が繰り返し往復するように、直流モータ１５をデューティ制御する。
【００３９】
例えば、ヒータコア４の目標温度が図７に示すＴ１２であれば、ＥＣＵ２１は、この目標温度Ｔ１２に基づいてデューティ比を図１４に示すように決定する。つまり、ロータ８を第１位置で停止させる時間をｔ１（秒）、第３位置（ｂ）で停止させる時間をｔ２（秒）に決定する。そして、このデューティ比に基づいて直流モータ１５をデューティ制御する。なお、図１４において、時間ｔ_０のズレは、温水回路におけるヒータコア４と流量制御弁６との間の流路長さや、ヒータコア４の熱容量等の影響による応答遅れのために発生する。
【００４０】
ＥＣＵ２１は、同様にして、ヒータコア４の目標温度がＴ２とＴ３との間であれば、この目標温度に基づいて適切にデューティ比を決定し、このデューティに基づいて、第３位置（ａ）と第３位置（ｂ）との間で直流モータ１５をデューティ制御する。また、上記目標温度がＴ３とＴ４との間であれば、この目標温度に基づいて適切にデューティ比を決定し、このデューティ比に基づいて、第３位置（ｂ）と第２位置との間で直流モータ１５をデューティ制御する。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態によると、ロータ８は、その側壁部８ａが、入口パイプ１０およびバイパスパイプ１２内の温水流れ方向を横切るようにして所定位置に回動可能となるように弁ハウジング７内に設けられているので、従来技術のごとく弁体の弁座への衝突という現象が発生せず、ロータ８の回動に伴って弁の打音が発生するといった問題は生じない。
【００４２】
また、第１位置と第２位置との間に、第３位置（ａ）および第３位置（ｂ）が設定され、第１位置と第３位置（ａ）との間、第３位置（ａ）と第３位置（ｂ）との間、および第３位置（ｂ）と第２位置との間のそれぞれで、ロータ８が繰り返し往復するように直流モータ１５をデューティ制御するので、従来のように、ロータ８が第１位置と第２位置との間で繰り返し往復するようにデューティ制御する場合に比べて、流量変動が少なくなり、ウォータハンマ音による問題を低減できる。
【００４３】
また、本実施形態のものと、従来のように、ロータ８が第１位置と第２位置との間で繰り返し往復するようにデューティ制御する場合とを比べると、デューティ制御の周期（図１４のｔ１＋ｔ２）を両者同じとした場合には、本実施形態の方がヒータコア４の温度変動幅が小さくなる。従って、本実施形態と上記従来のものとで比べると、同じ温度変動幅となるようにした場合、本実施形態の方が、ロータ８の作動回数が少なくなる。
【００４４】
また、第１開口部８ｄが、温水回路１中の異物（例えば鋳砂）を通す程度の面積で形成されているので、エンジン２からの温水を微小流量だけヒータコア４に流す微小流量制御領域、つまり第１位置と第３位置（ａ）との間でデューティ制御する領域においても、流量制御弁６内で上記異物がつまるといった問題を防止できる。
【００４５】
また、第３位置（ａ）および第３位置（ｂ）のそれぞれに対応して、第１、第２開口部８ｄ、８ｅが独立して形成されているので、第１位置と第３位置（ａ）との間、第３位置（ａ）と第３位置（ｂ）との間、および第３位置（ｂ）と第２位置との間でデューティ制御する際に、停止位置精度が悪化する等によって、第３位置（ａ）から多少ずれた位置、または第３位置（ｂ）から多少ずれた位置にロータ８が停止しても、エンジン２からヒータコア４へ流れる温水流量を一定とすることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図１５、１６に基づいて説明する。
【００４６】
本実施形態では、第３位置として１つの位置のみ設定されている。そして、ＥＣＵ２１は、図１５（ａ）で示す第１位置と図１５（ｂ）で示す第３位置との間で、ロータ８が繰り返し往復するように直流モータ１５をデューティ制御し、この第３位置と、図１５（ｄ）で示す第２位置との間では、ロータ８がこの間の任意の位置で停止するようにアナログ制御する。換言すると、ロータ８の回動位置を第３位置と第２位置との間では連続的に変化させるようにアナログ制御する。
【００４７】
従って、ロータ８の側壁部８ａには、第３位置に対応して第１開口部８ｄが形成されている。この第１開口部８ｄは、第１実施形態の第１開口部８ｄと同じ大きさで形成されている。また、側壁部８ａには、ロータ８が第３位置から第２位置に回動したときに、第１連通通路２３を開口する面積が徐々に連続的に大きくなるように、第２開口部８ｈが形成されている。
【００４８】
このような本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果を奏する。（第３実施形態）
上記第１、第２実施形態では、第３位置に対応して、独立した微小開口部を形成したが、図１７、１８に示す第３実施形態のように、連続した開口部８ｉ、８ｊを形成し、この開口部８ｉ、８ｊのうち、図１７（ｃ）、１８（ｃ）の斜線部で示す部分８０ｉ、８０ｊにて、請求項１記載の発明でいう小面積部分を構成しても良い。この場合、ロータ８を、第１実施形態のように各位置の間でデューティ制御するようにしても良いし、第２実施形態のように、デューティ制御とアナログ制御とを組み合わせても良い。
（第４実施形態）
図１９〜図２３は第４実施形態を示すもので、第１〜第３実施形態ではロータ８の側壁部８ａに設ける開口部８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｊをいずれも側壁部８ａを貫通する穴形状にて構成しているが、第４実施形態ではロータ８の側壁部８ａに設ける開口部として、ロータ８の側壁部８ａの外周面に沿う溝形状部を有する開口部８ｋを形成している。
【００４９】
第１〜第３実施形態では、開口部８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｊをいずれも側壁部８ａに形成した貫通穴形状で構成しているので、図２４に示すように、最小面積部分を構成する第１開口部８ｄに、この第１開口部８ｄの穴径より大きな異物Ｘ（温水回路中の鋳砂等）が流入すると、ロータ８の回動位置が変化しても、この異物が第１開口部８ｄ内に詰まったままとなり、排出されないので、温水の流量を良好に制御できない場合が生じる。
【００５０】
これを防止するためには、第１開口部８ｄの穴径を流入可能性のある異物より十分大きく設定すればよいが、このようにすると、第１開口部８ｄの開口時における温水流量が所望値より大きくなってしまい、流量制御特性が悪化する。
その結果、第１〜第３実施形態による、貫通穴形状からなる開口部８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｊでは、異物の流入による小面積開口部の閉塞防止と所望の流量制御特性の設定とを両立させることが難しい。
【００５１】
そこで、第４実施形態では、温水中に混入している異物が流入してきても、異物を容易に排出可能な開口部形状を採用するものである。
このため、第４実施形態では、図１９〜図２３に示すように、ロータ８の側壁部８ａの外周面に沿う溝形状部を有する開口部８ｋを側壁部８ａに構成している。この開口部８ｋについて詳述すると、図２０のロータ展開図に示すように、開口部８ｋは第１〜第５開口部８ｋ_１〜８ｋ_５から構成されており、そのうち、第１開口部８ｋ_１〜第４開口部８ｋ_４は溝形状からなり、第１開口部８ｋ_１から第４開口部８ｋ_４に向かって溝幅および溝深さ（換言すれば、開口面積）が順次段階的に増大させてある。
【００５２】
従って、第１開口部８ｋ_１は第１、第２実施形態における最小開口面積の第１開口部８ｄに相当する。また、第５開口部８ｋ_５はロータ８の円筒状側壁部８ａを貫通する貫通穴形状からなり、第１実施形態における最大開口面積の第３開口部８ｆに相当する。
そして、溝形状からなる第１開口部８ｋ_１〜第４開口部８ｋ_４相互間の連結部および第１開口部８ｋ_１と側壁部８ａの外周表面との連結部は、図１９に示すように、段部とせずに、ゆるやかなテーパ部８ｋ_６とすることにより、温水中の鋳砂等の異物の排出性を良好にしている。
【００５３】
さらに、異物の排出性を一層高めるためには、溝形状からなる第１開口部８ｋ_１〜第４開口部８ｋ_４を図２１（ａ）に示すように滑らかな曲面を有する断面円弧状の形状にするか、あるいは図２１（ｂ）に示すように、溝底部側に向かって徐々に狭くなる断面三角状の形状にすることが好ましい。
断面矩形の溝形状であると、断面矩形の角部に異物が引っ掛かって、異物の排出性が悪いが、図２１（ａ）（ｂ）に示す断面円弧状または断面三角状の溝形状であると、異物の引っ掛かりが少なくなり、異物の排出性が良好となる。
【００５４】
図２２（ａ）はロータ８の回動位置が小開度側にあるとき、すなわち、第２開口部８ｋ_２近傍が第１連通通路２３に連通しているときに、温水中の鋳砂等の異物Ｘが第２開口部８ｋ_２内に流入した状態を示している。本実施形態によると、第２開口部８ｋ_２から第４開口部８ｋ_４に向かって溝幅および溝深さが順次増大させてあるとともに、各開口部相互間の連結部を、段部とせずに、テーパ状に形成しているので、ロータ８の回動位置が図２２（ｂ）、（ｃ）と順次大開度側へ移行すると、異物Ｘが温水の圧力に押されて容易に第５開口部８ｋ_５の位置まで移動し、ロータ８の内部を通って異物Ｘが出口パイプ１１側へ排出される。
【００５５】
図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図２２とは逆に、ロータ８の回動位置が小開度側の位置から全閉位置に回動する場合を示しており、この場合も、各開口部相互間の連結部および第１開口部８ｋ_１と側壁部８ａの外周表面との連結部を、段部とせずに、テーパ状に形成してあり、かつ各開口部の断面形状を図２１に示す円弧状または三角状に形成しているため、第２開口部８ｋ_２近傍に一旦流入した異物Ｘを第１開口部８ｋ_１を経て容易に側壁部８ａの外周表面上に押し出すことができる。
（第５実施形態）
上記した第４実施形態では開口部８ｋのうち、溝形状からなる第１開口部８ｋ_１〜第４開口部８ｋ_４の溝幅および溝深さ（換言すれば、開口面積）を、第１開口部８ｋ_１から第４開口部８ｋ_４に向かって順次段階的に増大させているが、第５実施形態では、図２５、図２６に示すように、開口部８ｋを、溝形状からなる第１開口部８ｋ_７と、貫通穴形状からなり第２開口部８ｋ_８とにより構成したものであり、そして、第１開口部８ｋ_７の溝幅および溝深さ（換言すれば、開口面積）を第２開口部８ｋ_８に向かって順次連続的に増大させたものである。
【００５６】
すなわち、第１開口部８ｋ_７は第４実施形態の溝形状からなる第１開口部８ｋ_１〜第４開口部８ｋ_４に対応する部分の溝幅および溝深さを連続的に増大させているものであって、これにより、異物Ｘの排出性を一層向上できる。なお、第２開口部８ｋ_８は第４実施形態の第５開口部８ｋ_５と同じものである。
もちろん、第５実施形態においても、第１開口部８ｋ_７の断面形状を図２１に示す円弧状または三角状に形成することが好ましい。
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、弁体としてのロータ８を弁ハウジング７内で回動させる回転式のものについて説明したが、弁体を弁ハウジング７内で往復動させるタイプのものにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態の温水回路１の概略図である。
【図２】上記第１実施形態の流量制御弁６の上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】上記第１実施形態のロータ８の展開図である。
【図６】上記第１実施形態の制御系のブロック図である。
【図７】上記第１実施形態のロータ８の位置に対する温度センサ２２の検出値Ｔａの関係を示すグラフである。
【図８】上記ロータ８が第３位置（ａ）にあるときの図４相当図である。
【図９】上記ロータ８が第３位置（ａ）にあるときの図１相当図である。
【図１０】上記ロータ８が第３位置（ｂ）にあるときの図４相当図である。
【図１１】上記ロータ８が第３位置（ｂ）にあるときの図１相当図である。
【図１２】上記ロータ８が第２位置にあるときの図４相当図である。
【図１３】上記ロータ８が第２位置にあるときの図１相当図である。
【図１４】実際にロータ８をデューティ制御したときにおける上記検出値Ｔａの変動を示すグラフである。
【図１５】本発明第２実施形態のロータ８の展開図である。
【図１６】上記第２実施形態のロータ８の位置に対する上記検出値Ｔａの関係を示すグラフである。
【図１７】本発明第３実施形態のロータ８の展開図である。
【図１８】上記第３実施形態のロータ８の他の形状例を示す展開図である。
【図１９】本発明第４実施形態の流量制御弁６の断面図である。
【図２０】上記第４実施形態のロータ８の展開図である。
【図２１】上記第４実施形態のロータ８に設ける溝形状からなる開口部の断面図である。
【図２２】上記第４実施形態の異物排出性を説明するロータ８部分の断面図である。
【図２３】上記第４実施形態の異物排出性を説明するロータ８部分の断面図である。
【図２４】上記第１〜第３実施形態の異物排出性を説明するロータ８部分の断面図である。
【図２５】本発明第５実施形態の流量制御弁６の断面図である。
【図２６】上記第５実施形態のロータ８の展開図である。
【図２７】従来の流量制御装置の全体構成を示す概略図である。
【図２８】上記従来の流量制御装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１…温水回路、２…エンジン（温水供給源）、
４…ヒータコア（暖房用熱交換器）、６…流量制御弁、７…弁ハウジング、
８…ロータ（弁体）、８ｄ…第１開口部（開口部、小面積部分、微小開口部）、
８ｅ…第２開口部（開口部、小面積部分、微小開口部）、
８ｆ…第３開口部（開口部）、８ｇ…遮蔽部、８ｈ…第２開口部（開口部）、
８ｉ…開口部、８ｊ…開口部、１５…直流モータ（弁体作動手段）、
２１…ＥＣＵ（制御手段）。

Claims

流体が流れる通路内に、この通路を横切る方向に所定位置に移動可能に設けられ、前記流体の流れを遮蔽する遮蔽部（８ｇ）、および前記流体を通過させる開口部（８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｋ）を有し、前記開口部（８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｋ）による前記通路の開口面積に応じて前記流体の流量を調節する弁体（８）と、
この弁体（８）を前記横切る方向に作動させる弁体作動手段（１５）と、
前記遮蔽部（８ｇ）にて前記通路を全閉する第１位置から、前記開口部（８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｋ）のうち全開用開口部（８ｆ、８ｈ…）にて前記通路を全開する第２位置までの間で、前記弁体（８）を作動させるように前記弁体作動手段（１５）を制御する制御手段（２１）とを備え、
前記開口部（８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｋ）は、前記弁体（８）が前記第１位置と前記第２位置との間の第３位置にあるときに、前記弁体（８）が前記第２位置にあるときに比べて小さな面積で前記通路を開口する小面積部分（８ｄ、８ｅ、８０ｉ、８０ｊ、８ｋ1 〜８ｋ4 、８ｋ7 ）を有し、
前記小面積部分は、前記第３位置に対応して、独立した微小開口部（８ｄ、８ｅ）として形成されており、
前記制御手段（２１）は、前記第１位置と前記第３位置、または前記第３位置と前記第２位置との間で、前記弁体（８）が繰り返し往復するように前記弁体作動手段（１５）をデューティ制御することを特徴とする流量制御装置。
前記制御手段（２１）は、前記第１〜第３位置のなかで、隣り合う位置間で、それぞれ前記弁体（８）が繰り返し往復するように前記弁体作動手段（１５）をデューティ制御することを特徴とする請求項１記載の流量制御装置。
最も面積の小さい前記微小開口部（８ｄ）の面積は、前記流体中の異物を通す程度の大きさで形成され、
前記制御手段（２１）は、前記第１位置と、前記最も面積の小さい微小開口部（８ｄ）に対応した位置との間で、前記弁体（８）が繰り返し往復するように前記弁体作動手段（１５）をデューティ制御することを特徴とする請求項１または２記載の流量制御装置。
流体が流れる通路内に、この通路を横切る方向に所定位置に移動可能に設けられ、前記流体の流れを遮蔽する遮蔽部（８ｇ）、および前記流体を通過させる開口部（８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｋ）を有し、前記開口部（８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｋ）による前記通路の開口面積に応じて前記流体の流量を調節する弁体（８）と、
この弁体（８）を前記横切る方向に作動させる弁体作動手段（１５）と、
前記遮蔽部（８ｇ）にて前記通路を全閉する第１位置から、前記開口部（８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｋ）のうち全開用開口部（８ｆ、８ｈ…）にて前記通路を全開する第２位置までの間で、前記弁体（８）を作動させるように前記弁体作動手段（１５）を制御する制御手段（２１）とを備え、
前記開口部（８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｋ）は、前記弁体（８）が前記第１位置と前記第２位置との間の第３位置にあるときに、前記弁体（８）が前記第２位置にあるときに比べて小さな面積で前記通路を開口する小面積部分（８ｄ、８ｅ、８０ｉ、８０ｊ、８ｋ 1 〜８ｋ 4 、８ｋ 7 ）を有し、
前記制御手段（２１）は、前記第１〜第３位置のなかで、隣り合う１つの位置間で、前記弁体（８）が繰り返し往復するように前記弁体作動手段（１５）をデューティ制御するとともに、
前記第１〜第３位置のなかで、隣り合う他の位置間では、前記弁体（８）の移動位置が連続的に変化するように前記弁体作動手段（１５）をアナログ制御することを特徴とする流量制御装置。
前記小面積部分は、前記第３位置に対応して、独立した微小開口部（８ｄ、８ｅ）として形成されていることを特徴とする請求項４記載の流量制御装置。
前記小面積部分は、前記弁体（８）の外面に沿って形成された溝形状の開口部（８ｋ 1 〜８ｋ 4 、８ｋ 7 ）からなることを特徴とする請求項４記載の流量制御装置。
前記溝形状の開口部（８ｋ 1 〜８ｋ 4 ）は、前記第３位置側での通路開口面積が小で、前記第２位置側での通路開口面積が大となるように溝幅および溝深さが段階的に増加することを特徴とする請求項６記載の流量制御装置。
前記溝形状の開口部（８ｋ 7 ）は、前記第３位置側での通路開口面積が小で、前記第２位置側での通路開口面積が大となるように溝幅および溝深さが連続的に増加することを特徴とする請求項６記載の流量制御装置。
前記溝形状の開口部（８ｋ 1 〜８ｋ 4 ）において、溝幅および溝深さが段階的に増加する連結部をテーパ部（８ｋ 6 ）としたことを特徴とする請求項７記載の流量制御装置。
前記溝形状の開口部（８ｋ 1 〜８ｋ 4 、８ｋ 7 ）を断面円弧状または断面三角状としたことを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１つ記載の流量制御装置。
前記第３位置として、異なる複数の位置が設定され、
前記小面積部分（８ｄ、８ｅ、８０ｉ、８０ｊ、８ｋ 1 〜８ｋ 4 、８ｋ 7 ）は、前記複数の第３位置のうち、前記第１位置に近い第３位置に比べて、前記第２位置に近い第３位置の方が、前記通路の開口面積が大きくなるように形成され、
前記制御手段（２１）は、前記複数の第３位置のそれぞれの間でも、前記弁体（８）が繰り返し往復運動するように前記弁体作動手段（１５）をデューティ制御することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つ記載の流量制御装置。
前記通路の一部をなす弁ハウジング（７）を備え、
前記弁体（８）は、前記弁ハウジング（７）内に、前記通路を横切る方向に回動可能に配置されるとともに、前記遮蔽部（８ｇ）および前記開口部（８ｄ〜８ｆ、８ｈ〜８ｋ）を有するロータ（８）として構成されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つ記載の流量制御装置。
前記流体は温水であり、前記通路は、温水供給源（２）と暖房用熱交換器（４）との間で前記温水を循環させる温水回路（１）中の温水通路であり、
前記弁体（８）は、前記温水供給源（２）から前記暖房用熱交換器（４）へ流れる前記温水の流量を調節することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つ記載の流量制御装置。