JP3627327B2 - 流量制御弁及びそれを用いた温水式暖房装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は温水流量を制御する流量制御弁及びそれを用いた温水式暖房装置に関するもので、自動車用温水式暖房装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、温水式暖房装置を含む自動車用空調装置の吹出空気の温度制御方式として、暖房用熱交換器への温水流量を制御して、吹出空気温度を制御する方式のものが知られている。この温水流量制御方式は、冷風と温風の混合割合をエアミックスダンパにより制御して、吹出空気温度を制御するエアミックス方式に比して、次のごとき利点を有している。
【０００３】
すなわち、温水流量制御方式では、エアミックス方式における冷風と温風を混合するための混合空間を必要としないので、その分通風ダクト系の容積を小型化でき、また同時に混合空間の廃止により通風抵抗を低減して、送風機電力及び送風騒音の低減を図ることができる等の利点を有している。
上記温水流量制御方式のものにおいて、温水流量を制御する制御弁としては、特開昭６４−１４５４７２号公報記載のものがあり、この公報記載のものは、温水流量制御弁の弁ハウジングにエンジンからの温水が流入する温水入口と、暖房用熱交換器へ向けて温水を流出させる温水出口と、暖房用熱交換器のバイパス回路に向けて温水を流出させるバイパス出口とを設けている。
【０００４】
そして、上記弁ハウジング内に、前記温水出口及び前記バイパス出口への温水流量を制御する円筒状の弁体を回動可能に設けるとともに、前記バイパス回路に温水圧力の上昇により開弁する圧力応動弁を設けている。エンジンの回転数が上昇して、温水圧力が上昇すると、前記圧力応動弁が開弁して、前記バイパス回路側にも温水が流れることにより、前記温水出口への温水流量が過剰に増加するのを防止している。
【０００５】
このように、温水出口への温水流量の過剰な増加を防止すことにより、弁体部分の流路絞り部に不快な流水音が発生するのを防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、温水式暖房装置では、周知のごとく、暖房用熱交換器の放熱特性から、温水の微少流量域で吹出空気温度が急激に立ち上がる特性を持っているので、温水の微少流量域をきめ細かく制御しないと、吹出空気温度を所望通り制御できないことになり、実用上致命的な欠陥を生じる。
【０００７】
しかるに、上記公報記載のものでは、温水流量制御弁の弁体により単に温水出口の開口面積を制御しているだけであるので、微少流量を制御するためには、弁体に形成する制御流路の一部に、微少面積の開口部を形成する必要が生じる。
ところが、この微少開口部は加工しにくいのみならず、微少流量制御時に温水中に含まれる鋳砂等の異物が微少開口部に詰まって、微少流量の制御ができないという事態が生じることがある。また、微少開口部で温水流量を急激に絞るので、微少開口部前後の差圧が大となり、流水音を生じやすいという問題もある。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、弁体に微少開口部を形成することなく、微少流量を良好に制御できるようにすることを目的とする。
また、本発明の他の目的は、微少流量を良好に制御できる流量制御弁において、温水入口、温水出口及びバイパス用開口の配置レイアウトの自由度を高め、製作を容易にすることにある。
【０００９】
【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、以下の技術的手段を採用する。
請求項１記載の発明では、弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）に、温水入口（１９）と、温水出口（２０）と、バイパス用開口（２１）とを設け、弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）内に円柱状の弁体（１７）を回動可能に設置し、弁体（１７）は、その回動範囲の一端側では、温水入口（１９）及び温水出口（２０）の開口面積を双方とも小面積に絞るとともに、温水入口（１９）と温水出口（２０）との間の温水流路に対してバイパス用開口（２１）を前記小面積より十分大きい開口面積で開口させ、
かつ弁体（１７）の回動量が、その回動範囲の一端側から他端側に向かって増大するにつれて、温水入口（１９）及び温水出口（２０）の開口面積を双方とも増大させるとともに、温水入口（１９）と温水出口（２０）との間の温水流路に対するバイパス用開口（２１）の開口面積を次第に減少させるようになっており、さらに、温水入口（１９）、温水出口（２０）及びバイパス用開口（２１）のうち、いずれか２つを、弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の円周面に所定間隔を隔てて設置し、残余の１つを弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の軸方向の一端面に配置し、
弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の軸方向の他端面に、弁体作動手段（１６）に連結される弁体（１７）の操作部材（２２、２２ａ）を配置したことを特徴としている。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、弁体（１７）を、その回動範囲の一端側に操作した状態では、温水入口（１９）及び温水出口（２０）の開口面積を双方とも小面積に絞るとともに、温水入口（１９）と温水出口（２０）との間の温水流路に対してバイパス用開口（２１）を大きい開口面積で開口し、
かつ弁体（１７）の回動量が、その回動範囲の一端側から他端側に向かって増大するにつれて、温水入口（１９）及び温水出口（２０）の開口面積を双方とも増大させるとともに、温水入口（１９）と温水出口（２０）との間の温水流路に対するバイパス用開口（２１）の開口面積を次第に減少させる。
【００１１】
従って、暖房用熱交換器（３）の吹出空気温度を低下させるために、暖房用熱交換器（３）への温水流量を微少に制御する際、温水入口（１９）及び温水出口（２０）の開口面積を双方とも小面積に絞り（２段絞り）、さらには温水入口（１９）及び温水出口（２０）の中間部（図１のア部）をバイパス回路（５）に連通させることによって、暖房用熱交換器（３）に加わる温水圧力を十分小さくできる。
【００１２】
その結果、弁体（１７）に微少開口部を形成することなく、微少流量を良好に制御できるので、鋳砂等の異物による弁流路の閉塞を確実に防止できるとともに、暖房用熱交換器（３）の吹出空気温度を、低温域から高温域にわたって良好に制御できるという効果が大である。
しかも、温水入口（１９）、温水出口（２０）及びバイパス用開口（２１）のうち、いずれか２つを、弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の円周面に所定間隔を隔てて設置し、残余の１つを弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の軸方向の一端面に配置しているから、３つの開口（１９、２０、２１）を３次元的なレイアウトとすることができ、そのため、筒状収納部（１８ａ）の円周面の同一平面上に、この３つの開口を配置する場合に比して、弁体回動量（弁体開度）による各開口面積の変化パターンを容易に設定でき、設計上の自由度が増すため、制御弁の製作が容易となる。
【００１３】
特に、請求項５記載の発明では、弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の円周面に、温水入口（１９）及びバイパス用開口（２１）を配置し、弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の軸方向の一端面に温水出口（２０）を配置し、弁体（１７）の円周面には、制御流路（１７０）の入口側開口部（１７１、１７１ａ）およびバイパス側開口部（１７２）を配置し、この入口側開口部（１７１、１７１ａ）およびバイパス側開口部（１７２）により温水入口（１９）及びバイパス用開口（２１）の開口面積を調整し、
弁体（１７）の軸方向の一端面には、制御流路（１７０）の出口側開口部（１７３、１７３ａ）を配置し、この出口側開口部（１７３、１７３ａ）により温水出口（２０）の開口面積を調整するようにし、
さらに、温水出口（２０）に配置されたシール部材（２４）の穴部（２４ａ）を弁体（１７）の回動中心を通過する細長形状とし、弁体（１７）の出口側開口部（１７３、１７３ａ）を、弁体（１７）の暖房停止位置において、穴部（２４ａ）を中間に挟むように配置された複数の開口部（１７３、１７３ａ）から構成したことを特徴としている。
【００１４】
従って、請求項５記載の発明によれば、温水出口（２０）への温水の流れを弁体（１７）の暖房停止位置（弁体開度＝０°）から弁体（１７）を略９０°回動させると、図７に示すように、複数の開口部（１７３、１７３ａ）をシール部材（２４）の穴部（２４ａ）にラップさせて、最大暖房能力を設定できるため、弁体（１７）の回動量を小さくできる。
【００１５】
また、請求項９記載の発明では、バイパス回路（５）に、温水圧力の上昇により開弁する圧力応動弁（６）を備えているので、温水供給源１の温水供給圧が変動しても、暖房用熱交換器３に加わる温水圧力を一定に維持して、吹出空気温度の変動を抑制できるという効果が大である。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１〜図７は本発明の第１実施形態を示すもので、本発明を自動車用空調装置の温水式暖房装置に適用した例を示す。図１において、１は自動車走行用の水冷式エンジン（温水供給源）、２はエンジン１により駆動されるウオータポンプで、エンジン１の冷却水回路（温水回路）に水を循環させるものである。３はエンジン１から供給される温水と送風空気とを熱交換して、送風空気を加熱する暖房用熱交換器（ヒータコア）、４は本発明による流量制御弁で、温水出入口を３つ有する三方弁タイプのものであり、図１では温水出入口の配置の図示を簡略化するため、温水出入口の配置を後述する本発明の特徴事項とは異なる形態で図示している。流量制御弁４の詳細構造は後述する。
【００１７】
５は暖房用熱交換器３と並列に設けられたバイパス路、６は定差圧弁（圧力応動弁）であり、その前後の差圧が予め定めた所定値に達すると開弁するものであって、エンジン１の回転数変動によりウオータポンプ２の吐出圧が変動しても、暖房用熱交換器３の前後圧を一定に近づける役割を果たすものである。
７は温度センサで、熱交換器３が配置される自動車用空調装置の通風ダクト（ヒータケース）８（図２参照）内において、熱交換器３の空気下流側で、かつ車室内への各種吹出口９〜１２の分岐点直前の部位に配置される。この温度センサ７は、サーミスタよりなり、車室内に吹き出す温風温度を検出するものである。
【００１８】
図２において、吹出口９は車室内の乗員顔部に向けて空気を吹き出す上方（フェイス）吹出口であり、吹出口１０は自動車前面窓ガラスに空気を吹き出して窓ガラスの曇りを除去するデフロスタ吹出口であり、吹出口１１は前席乗員の足元に空気を吹き出す前席用足元吹出口であり、吹出口１２は後席乗員の足元に空気を吹き出す後席用足元吹出口である。
【００１９】
図１において、１３は車室内温度制御の目標温度（乗員の希望温度）を設定するための温度設定器で、乗員により手動操作可能なスイッチ、あるいは可変抵抗器等よりなる。１４は外気温度、温水温度、日射量等の車室内温度制御に関係する環境因子の物理量を検出するセンサ群である。１５はこれらのセンサ７、１４及び温度設定器１３等からの入力信号に基づいて温度制御信号を出力する空調制御装置で、マイクロコンピュータ等よりなる。
【００２０】
１６はこの空調制御装置１５からの温度制御信号により制御されるサーボモータで、流量制御弁４の弁体１７を回転駆動するための弁体作動手段を構成する。ここで、弁体作動手段としては、サーボモータ１６のような電気的アクチュエータに限らず、周知のレバー、ワイヤ等を用いた手動操作機構であってもよい。
図３、図４は流量制御弁４を示すもので、上記弁体１７は本例では樹脂材料にて円柱状の形状に成形され、弁ハウジング１８もやはり樹脂にて成形されており、略筒状に成形された第１収納部１８ａを有している。この第１収納部１８ａ内に円柱状の弁体１７が回動可能に配置され、収納されている。従って、弁体１７は回動可能なロータとして構成されている。
【００２１】
また、弁ハウジング１８には、第１収納部１８ａに隣接して、定差圧弁６を収納する第２収納部１８ｂが一体成形されている。そして、これら第１、第２収納部１８ａ、１８ｂの上部開口端部には樹脂製の蓋板１８ｃがねじ（図示せず）等により脱着可能に取付られており、この蓋板１８ｃにより第１、第２収納部１８ａ、１８ｂの上部開口端部が密封されている。
【００２２】
上記弁ハウジング１８のうち、第１収納部１８ａには、エンジン１からの温水が流入する第１温水入口パイプ１９、この温水入口パイプ１９から流入した温水を熱交換器３に向けて流出させる第１温水出口パイプ２０、及び熱交換器３のバイパス回路５に向けて温水を流出させるバイパス用開口２１が一体成形されている。
【００２３】
ここで、本例では、第１収納部１８ａの円周面に第１温水入口パイプ１９とバイパス用開口２１とを、略直交する位置関係で、所定間隔隔てて配置するとともに、第１温水出口パイプ２０は、第１収納部１８ａの軸方向の一端面（図４の底面側）に配置してある。
さらに、第２収納部１８ｂには、熱交換器３から流出した温水が流入する第２温水入口パイプ２６及びエンジン１に温水を戻す第２温水出口パイプ２７が一体成形されている。従って、本例では、熱交換器３のバイパス回路５は第２収納部１８ｂ内に形成されていることになる。定差圧弁６は、バイパス用開口２１を開閉する弁体６ａを有し、この弁体６ａには、コイルスプリング６ｂのスプリング力が閉弁方向（図３の下方）に作用している。６ｃはコイルスプリング６ｂの上端部を支持する支持板で、スプリング力により第２収納部１８ｂの内壁面に圧着するものである。この支持板６ｃの中心部には円筒部６ｄが形成されており、この円筒部６ｄには弁体６ａと一体の軸部６ｅの上端部が摺動可能に嵌合して、弁体６ａの上下動を案内する。
【００２４】
そして、弁体６ａ前後の差圧、すなわち、バイパス用開口２１と第２温水入口パイプ２６との温水差圧が所定値に達すると、スプリング６ｂの力に抗して弁体６ａが図３の上方へ移動して、弁座６ｆから開離し、弁体６ａが開弁するようになっている。なお、エンジン１のアイドル時（エンジン回転数が最も低いとき）にも最大暖房能力確保のために必要な温水流量が十分得られる場合には、弁体６ａに複数の貫通穴（バイパス穴、図示せず）を設けて、閉弁時にもこの貫通穴を通して温水が流通するようにしてもよい。
【００２５】
円柱状の弁体１７には、上記各パイプ１９、２０、バイパス用開口２１の開口面積を後述の所定の相関関係を持って調整する制御流路１７０が形成されている。２２は弁体１７を回動操作するためのシャフトで、弁体１７の軸方向端部に一体に成形されている。このシャフト２２は蓋板１８ｃを貫通して弁ハウジング１８の外部に突出している。このシャフト２２の外部への突出端部は前記したサーボモータ１６のような電気的アクチュエータ、またはレバー、ワイヤ等を用いた手動操作機構に連結され、これらの機器により弁体１７を回動操作できるようにしてある。
【００２６】
図４に示す例では、シャフト２２の外部への突出端部に扇形ギヤ２２ａの回転中心部を一体に連結し、この扇形ギヤ２２ａの外周部のギヤ面２２ｂに、サーボモータ１６により回転駆動されるギヤ（図示せず）が噛み合い、サーボモータ１６の回転動力が扇形ギヤ２２ａを介してシャフト２２伝達されるようになっている。
【００２７】
２３、２４、２５はゴム等の弾性材からなるシール部材で、その全体形状は図５に示すように矩形状に成形されており、その中央部に穴部２３ａ、２４ａ、２５ａを有している。このシール部材のうち、シール部材２３、２５は弁体１７の外周面と弁ハウジング１８の第１収納部１８ａの内周面との間に配置されており、また、シール部材２４は、弁体１７と第１収納部１８ａの相互の軸方向の一端面間に配置されている。
【００２８】
このシール部材２３、２４、２５は弁体１７の制御流路１７０を介することなく、直接パイプ１９、２０、バイパス用開口２１間で温水が流通してしまうことを防ぐとともに、上記穴部２３ａ、２４ａ、２５ａと弁体１７の制御流路１７０との連通形状により温水流路の絞りを構成するものである。
本実施形態では、上記弁体１７の開度（弁体回転角）に応じて、制御流路１７０により図６に示す所定の相関関係を持って各パイプ１９、２０、バイパス用開口２１の開口面積Ａ１、Ａ２、Ａ３を制御するように構成してある。ここで、Ａ１は第１温水入口パイプ１９の開口面積であり、Ａ２は第１温水出口パイプ２０の開口面積であり、Ａ３はバイパス用開口２１の開口面積である。
【００２９】
この図６に示す相関関係を実現するために、上記弁体１７の制御流路１７０とシール部材２３、２４、２５の穴部２３ａ、２４ａ、２５ａの具体的形状は図７に示すように設定されている。図７（ａ）は図４の矢印Ｂ方向からみたシール部材２４の穴部２４ａと制御流路１７０の開口形状を示し、図７（ｂ）は弁体１７の円周面の展開形状を示し、図７（ｂ）は弁体１７の軸方向中央位置における断面形状を示している。そして、図７では、弁体開度を０°から９５°までの９段階に変化させた場合における、制御流路１７０と各穴部２３ａ、２４ａ、２５ａとの連通状態の変化を示している。
【００３０】
図７（ｂ）、（ｃ）および図３に示すように、弁体１７の円周面には、制御流路１７０の入口側開口部１７１、１７１ａおよびバイパス側開口部１７２を配置し、この入口側開口部１７１、１７１ａおよびバイパス側開口部１７２により温水入口パイプ１９及びバイパス用開口２１の開口面積Ａ１、Ａ３を調整する。
この温水入口パイプ１９及びバイパス用開口２１の開口面積Ａ１、Ａ３の調整機構について、より具体的に説明すると、制御流路１７０の入口側開口部１７１、１７１ａは、シール部材２３の円形の穴部２３ａ（図５参照）との連通形状を変化させるものであって、入口側開口部１７１は図示のごとき嘴形状であり、弁体開度が２０°を超えると嘴形状の先端部分から穴部２３ａに連通するようになっている。また、入口側開口部１７１ａはφ２相当の円形の穴形状であり、弁体開度が０の時（暖房停止時）にも穴部２３ａに連通するようになっている。この入口側開口部１７１ａは弁体開度が４０°を超えると、穴部２３ａとの連通を遮断する。
【００３１】
また、バイパス側開口部１７２は長方形の一辺を円弧状にした形状であり、一方、このバイパス側開口部１７２が連通するシール部材２５の穴部２５ａは円形の一部に凹部を形成した形状になっており、この穴部２５ａの凹部は、弁体開度が最大暖房能力位置の開度（９５°）およびその近傍になったとき、入口側開口部１７１ａと穴部２５ａとの連通を防止するためのものである。
【００３２】
また、弁体１７の軸方向の一端面には、制御流路１７０の出口側開口部として２個の開口部１７３、１７３ａ（図７（ａ）、図３参照）を配置し、この出口側開口部１７３、１７３ａにより温水出口パイプ２０の開口面積Ａ２を調整する。この温水出口パイプ２０の開口面積Ａ２の調整機構について、より具体的に説明すると、弁体１７の制御流路１７０の出口側開口部１７３、１７３ａはシール部材２４の穴部２４ａとの連通形状を変化させるものであって、この穴部２４ａは、図５、図７（ａ）に示すように、弁体１７の回動中心を通過する細長形状であり、弁体１７の回動中心部位は一段と細くした形状にしてある。
【００３３】
一方、弁体１７の出口側開口部１７３、１７３ａは、弁体１７の暖房停止位置（弁体開度＝０°）において、前記穴部２４ａを中間に挟むように配置されている。そして、この２個の出口側開口部１７３、１７３ａのうち、１つの開口部１７３のみに、弁体１７が微小流量制御域の回動位置（例えば弁体開度＝４０°以下の開度位置）にあるとき、穴部２４ａと連通する微小開口部１７３′を形成している。
【００３４】
以上の説明から理解されるように、弁体１７の入口側開口部１７１、１７１ａとシール部材２３の穴部２３ａとにより、温水入口パイプ１９からの温水の絞り部を形成し、弁体１７の出口側開口部１７３、１７３ａとシール部材２４の穴部２４ａとにより、温水出口パイプ２０への温水の絞り部を形成し、弁体１７のバイパス側開口部１７２とシール部材２５の穴部２５ａとにより、バイパス用開口２１への絞り部を形成している。図５、６において、符号Ａ１〜Ａ３はこの各絞り部の開口面積を示す。
【００３５】
なお、前述した図２において、暖房用熱交換器３は、その下方部に温水の入口側タンク３ａを有し、その上方部に温水の出口側タンク３ｂを有しており、そしてこの上下の両タンク３ａ、３ｂの間に、多数の並列配置された偏平チューブとコルゲートフィンとからなるコアー部３ｃが形成されている。ここで、コアー部３ｃは入口側タンク３ａから出口側タンク３ｂへの一方向のみに温水が流れる一方向流れ（全パス）タイプとして構成されている。
【００３６】
従って、その吹出口空気温度の分布は、図２の温度幅領域Ｔに示すように熱交換器下方部が最も高温となり、上方部へ行くにつれて吹出温度が低下する分布となる。この吹出口空気温度の分布に従って、高温の吹出空気温度が必要な後席用足元吹出口１２を最も下方に配置し、上方へ順次、前席用足元吹出口１１、デフロスタ吹出口１０、上方吹出口９を配置している。熱交換器３の入口側タンク３ａと通風ダクト８との間にはバイパス風路８ａを形成し、この風路８ａにはダンパ８ｂを配置し、上下の両吹出口９と１１、１２から同時に空調風を吹き出すバイレベルモード時にダンパ８ａを開き、冷風を熱交換器３の下方側に直接流入させることにより、上下の吹出空気の温度差が過度に大きくなるのを防ぐようにしている。
【００３７】
なお、図示しないが、本発明による流量制御弁４、定差圧弁６及びサーボモータ１６を熱交換器３に予め一体化しておいて、その後にこれらの一体構造物を通風ダクト（ヒータケース）８に対して組み付けるようにして、組付性の向上、熱交換器部分の形状の小型化を図ってもよい。
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。最大暖房能力時には、流量制御弁４の弁体１７がサーボモータ１６または手動操作機構により最大開度の位置（具体的には図６、７の弁体開度：９５°の位置）まで回動される。
【００３８】
これにより、弁体１７の制御流路１７０の入口側開口部１７１が温水入口パイプ１９のシール部材２３の穴部２３ａと最大面積で重畳するとともに、制御流路１７０の出口側開口部１７３、１７３ａが温水出口パイプ２０のシール部材２４の穴部２４ａと最大面積で重畳し、この両パイプ１９、２０を全開する。一方、制御流路１７０のバイパス側側開口部１７２はバイパス用開口２１のシール部材２５の穴部２５ａと連通しないので、バイパス用開口２１は全閉状態となる。
【００３９】
その結果、エンジン１からの温水は最大流量で熱交換器３側に流入して、バイパス回路５には温水が流れない。これにより、熱交換器３は最大暖房能力を発揮できる。このとき、温水入口パイプ１９と温水出口パイプ２０との間を最大の開口面積でもって連通しているので、鋳砂等の異物による流路閉塞、あるいは急絞りによる流水音等が発生する恐れはない。
【００４０】
また、上記のごとくバイパス回路５を全閉状態とすることにより、エンジン１の放熱用ラジェータ（図示せず）への循環流量を確保できる。
次に、暖房停止時（自動車用空調装置に冷房機能が装備されているときは、最大冷房時となる）には、流量制御弁４の弁体１７がサーボモータ１６または手動操作機構により開度零の位置（具体的には図６、７の弁体開度：０°の位置）まで回動される。この開度零の位置では、弁体１７の制御流路１７０のバイパス側側開口部１７２がバイパス用開口２１のシール部材２５の穴部２５ａと最大面積で重畳してこのバイパス用開口２１を全開する。また、制御流路１７０の出口側開口部１７３、１７３ａが温水出口パイプ２０のシール部材２４の穴部２４ａと連通せず，温水出口パイプ２０を全閉する。
【００４１】
一方、制御流路１７０の入口側開口部１７１、１７１ａにおいては、図７（ｂ）の最上部に示すように、入口側開口部１７１ａのみが温水入口パイプ１９のシール部材２３の穴部２３ａと重畳して連通する。これにより、温水入口パイプ１９を全閉とせず、入口側開口部１７１ａによりφ２丸穴相当の最小開口面積を設定する。
【００４２】
上記の弁体位置により、温水入口パイプ１９からバイパス用開口２１への温水の流れを継続できるので、温水の流れの急遮断によるウオータハンマ現象の音の発生を防止できるとともに、φ２丸穴相当以上の開口面積の確保により流水音の発生も防止できる。
また、温水回路中の鋳砂は通常、φ１以下の微小物であるので、上記大きさの最小開口を設定することにより、鋳砂等の異物による流量制御弁流路の閉塞を十分防止できる。
【００４３】
また、上記のごとく温水入口パイプ１９の開口面積を、φ２丸穴相当の最小開口面積に設定することにより、エンジン１の放熱用ラジェータ（図示せず）への循環流量を確保できる。
次に、微少能力時には、弁体１７が図６の弁体開度２０°以下の位置に回動されるので、制御流路１７０の入口側開口部１７１ａと出口側開口部１７３の微小開口部１７３′が温水入口パイプ１９及び温水出口パイプ２０の双方の穴部２３ａ、２４ａに対して小面積で重畳し、温水入口パイプ１９の開口面積Ａ１及び温水出口パイプ２０の開口面積Ａ２を双方とも絞っている２段絞りの状態（図１の微少能力時はその２段絞りの状態を模式的に示す）となり、かつ温水入口パイプ１９と温水出口パイプ２０の絞り部の中間部（図１のア部）は全開状態にあるバイパス用開口２１によって十分大きな開口面積Ａ３でバイパス回路５に連通しているので、この中間部アの圧力を下げることができる。
【００４４】
その結果、暖房用熱交換器３前後の差圧を十分小さくできるので、弁開度（弁体回転角）の変化に対する温水流量の変化（最終的には車室内への吹出空気温度の変化）を、特別小さな開口面積を必要とせずに、緩やかすることができる。すなわち、吹出空気温度の制御ゲインを低減できる。
この制御ゲインの低減により、車室内への吹出空気温度をきめ細かく制御できるとともに、温水入口パイプ１９及び温水出口パイプ２０の開口面積を特別小さな開口面積に設定する必要がなくなるため、鋳砂等の異物による流量制御弁流路の閉塞を十分防止できる。
【００４５】
また、温水入口パイプ１９の絞り部開口面積Ａ１を温水出口パイプ２０の絞り部開口面積Ａ２の２倍程度（図６のグラフに示す弁体開度２０°以下の領域）に設定することにより、温水入口パイプ１９からバイパス用開口２１へと流れるバイパス流の流量を増大させて、鋳砂等の異物がバイパス用開口２１へ流れやすくすることができ、これにより温水出口パイプ２０の絞り部を形成する制御流路１７ｂに滞留しようとする異物も上記バイパス流で洗い流すことができ、鋳砂等の異物による流路の閉塞をより一層効果的に防止できる。
【００４６】
次に、中間能力時においては、弁体１７が図６の弁体開度２０°〜６０°の回動範囲にわたって、回動され、この弁体回動範囲では、温水入口側絞り部開口面積Ａ１および温水出口側絞り部開口面積Ａ２がほぼ同等の大きさで増加するとともに、バイパス側絞り部開口面積Ａ３が次第に減少する。これにより、暖房用熱交換器３への温水流量を増加させて、吹出空気温度を次第に高める。
【００４７】
このような弁体回動位置においても、上記２段絞りにより、同様に制御ゲインを低減して、車室内への吹出空気温度をきめ細かく制御できる。また、絞り部開口面積の増加により、鋳砂等の異物による流路閉塞の恐れがなくなるので、この状態では、温水入口側の絞り部開口面積Ａ１と温水出口側の絞り部開口面積Ａ２を同等に設定してある。
【００４８】
次に、中間能力時〜大能力時においては、弁体１７が図６の弁開度６０°を越える回動位置から９５°未満の回動位置にわたって、回動されることにより、上記両開口面積Ａ１、Ａ２がさらに増加するとともに、バイパス側絞り部開口面積Ａ３が減少する。これにより、暖房用熱交換器３への温水流量をさらに増加させて、吹出空気温度を高める。
【００４９】
ところで、自動車用空調装置の温水供給源をなすエンジン１は、自動車の走行条件の変化に伴って回転数が大幅に変化するので、エンジン１からの温水供給圧は走行条件の変化により大幅に変化し、これが流量制御弁４による温水流量制御、ひいては吹出空気温度制御に対する大きな外乱要素となるが、本実施形態にあっては、エンジン１からの温水供給圧の変化による温水流量の変動をバイパス回路５への定差圧弁６の配置により良好に解消している。
【００５０】
すなわち、定差圧弁６においては、エンジン１からの温水供給圧が上昇して、弁体６ａ前後の差圧がスプリング６ｂにより定まる所定圧より高くなると、弁体６ａが図３の上方へ移動して開弁し、弁体６ａと第２収納部１８ｂに形成された弁座６ｆとの間の隙間が上記差圧に応じて変動することより、定差圧弁６はその前後の圧力差を一定値に維持するように作用する。
【００５１】
これにより、熱交換器４に加わる温水圧力を、エンジン１からの温水供給圧の変動にかかわらず、一定値に維持でき、エンジン１からの温水供給圧の変化による温水流量の変動を防止できる。
（第２実施形態）
図８（ａ）、（ｂ）は、図７（ａ）、（ｂ）に対応する図であって、第２実施形態を示すものである。第２実施形態において、第１実施形態と異なる点は以下の通りである。
【００５２】
第１に、弁体１７の出口側開口部１７３を１個のみとし、弁体１７の暖房停止位置（弁体開度＝０°位置）において、この１個の出口側開口部１７３とシール部材２４の穴部２４ａとを弁体１７の回転中心に対して１８０°対称の位置に設定している。従って、第２実施形態では、弁体開度＝１８０°となることにより、出口側開口部１７３と穴部２４ａとが最大面積でラップして最大暖房能力状態が設定される。
【００５３】
第２に、弁体１７の回転方向（図８（ｂ）では右から左方向）に対して、温水入口パイプ１９とバイパス用開口２１の配置を第１実施形態と逆にしている。これに伴って、本例では、シール部材２５の穴部２５ａを凹部のない完全な円形にするとともに、弁体１７のバイパス側開口部１７２を長円状の形状に形成してある。
【００５４】
第２実施形態では、弁体１７の出口側開口部１７３が１個のみとなるので、弁体１７の開口形状が簡略化され、製造コストを低減できる。しかし、最大暖房能力状態を設定するために、弁体開度を１８０°まで回動させる必要が生じるので、弁体作動機構の作動範囲の拡大を必要とし、その分、機構の大型化を招くので、この点では第１実施形態より不利である。
【００５５】
（第３〜第７実施形態）
図９は温水回路の変形に関する第３〜第７実施形態を示すもので、（ａ）は図１のバイパス回路５から定差圧弁６を廃止した第３実施形態である。
（ｂ）は流量制御弁４により開閉制御される第１のバイパス回路５の他に、流量制御弁４により開閉制御されない第２のバイパス回路５ａを追加し、この第２のバイパス回路５ａは常にエンジン１に並列に接続しておき、この第２のバイパス回路５ａに定差圧弁６を配置するようにした第４実施形態である。
【００５６】
（ｃ）は定差圧弁６を配置した第１のバイパス回路５の他に、流量制御弁４により開閉制御されない第２のバイパス回路５ａを追加し、この第２のバイパス回路５ａは常にエンジン１に並列に接続するようにした第５実施形態である。
（ｄ）は定差圧弁６を配置した第１のバイパス回路５の他に、流量制御弁４により開閉制御されない第２のバイパス回路５ａを追加し、この第２のバイパス回路５ａにも定差圧弁６０を配置するようにした第６実施形態である。
【００５７】
（ｅ）は流量制御弁４を熱交換器３の温水出口側に配置した第７実施形態で、図３の温水入口パイプ１９が熱交換器３の温水出口側に接続され、温水出口パイプ２０はエンジン１のウォータポンプ２の吸入側に接続され、そしてバイパス用開口２１は本例ではバイパス入口パイプとなり、このバイパス入口パイプ２１がバイパス回路５の出口側に接続される。
【００５８】
この第７実施形態では、暖房停止時に、温水入口パイプ１９を全閉するとともに、温水出口パイプ２０を最少開口面積で開口し、そしてバイパス用開口２１を全開するようにすれば、第１実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
上記図９（ａ）〜（ｅ）に示す種々の温水回路においても、本発明の特徴とする温度制御のゲイン低減効果と、鋳砂等の異物による弁流路の閉塞防止効果を良好に発揮できる。
【００５９】
（他の実施形態）
前述した第１、第２実施形態では、弁ハウジング１８の筒状の第１収納部１８ａの円周面に、温水入口パイプ１９およびバイパス用開口２１を配置し、第１収納部１８ａの軸方向の一端面に温水出口パイプ２０を配置しているが、バイパス用開口２１を第１収納部１８ａの軸方向の一端面に配置し、温水出口パイプ２０を第１収納部１８ａの円周面に配置してもよく、要は、温水入口パイプ１９、温水出口パイプ２０およびバイパス用開口２１のうち、いずれか２つを、第１収納部１８ａの円周面に所定間隔を隔てて配置し、残余の１つを第１収納部１８ａの軸方向の一端面に配置すればよい。
【００６０】
また、本発明は自動車用の温水式暖房装置に限らず、家庭用等の温水式暖房装置にも適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の温水回路を模式的にを示す温水回路図である。
【図２】暖房用熱交換器の空調装置通風ダクト内への配置形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の流量制御弁の断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の流量制御弁の要部の分解斜視図である。
【図６】流量制御弁の弁体（ロータ）の開度特性を示すグラフである。
【図７】（ａ）は流量制御弁の弁体およびシール部材の底面側の開口形状を示す底面図、（ｂ）は弁体の円周面の展開図、（ｃ）は弁体およびシール部材の断面図である。
【図８】（ａ）は第２実施形態の流量制御弁における弁体およびシール部材の底面側の開口形状を示す底面図、（ｂ）は弁体の円周面の展開図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３〜第７実施形態を示す温水回路図である。
【符号の説明】
１…エンジン、３…暖房用熱交換器、４…流量制御弁、
５、５ａ…バイパス回路、６、６０…定差圧弁、１７…弁体、
１８…弁ハウジング、１８ａ、１８ｂ…第１、第２収納部、１９…温水入口パイプ、２０…温水出口パイプ、２１…バイパス用開口、
２３、２４、２５…シール部材、２３ａ、２４ａ、２５ａ…穴部、
１７０…制御流路、１７１、１７１ａ…入口側開口部、
１７２…バイパス側開口部、１７３、１７３ａ…出口側開口部。

Claims (9)

1. 温水供給源（１）から暖房用熱交換器（３）に供給される温水流量を制御するための流量制御弁（４）であって、
   筒状の収納部（１８ａ）を有する弁ハウジング（１８）と、
   この弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）に設けられ、前記温水供給源（１）の温水吐出側または前記暖房用熱交換器（３）の温水出口側に連通する温水入口（１９）と、
   前記弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）に設けられ、前記暖房用熱交換器（３）の温水入口（１９）側または前記温水供給源（１）の温水吸入側に連通する温水出口（２０）と、
   前記弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）に設けられ、前記暖房用熱交換器（３）のバイパス回路（５）の入口側または出口側に連通するバイパス用開口（２１）と、
   前記弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）内に回動可能に設置され、前記温水入口（１９）、前記温水出口（２０）及び前記バイパス用開口（２１）の開口面積を調整する円柱状の弁体（１７）と、
   この弁体（１７）を回動させる弁体作動手段（１６）とを備え、
   前記弁体（１７）は、その回動範囲の一端側では、前記温水入口（１９）及び前記温水出口（２０）の開口面積を双方とも小面積に絞るとともに、前記温水入口（１９）と前記温水出口（２０）との間の温水流路に対して前記バイパス用開口（２１）を前記小面積より十分大きい開口面積で開口させ、
   かつ前記弁体（１７）の回動量が、その回動範囲の一端側から他端側に向かって増大するにつれて、前記温水入口（１９）及び前記温水出口（２０）の開口面積を双方とも増大させるとともに、前記温水入口（１９）と前記温水出口（２０）との間の温水流路に対する前記バイパス用開口（２１）の開口面積を次第に減少させるようになっており、
   さらに、前記温水入口（１９）、前記温水出口（２０）及び前記バイパス用開口（２１）のうち、いずれか２つを、前記弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の円周面に所定間隔を隔てて設置し、残余の１つを前記弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の軸方向の一端面に配置し、
   前記弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の軸方向の他端面に、前記弁体作動手段（１６）に連結される弁体（１７）の操作部材（２２、２２ａ）を配置したことを特徴とする流量制御弁。
2. 前記弁体（１７）には、前記温水入口（１９）、前記温水出口（２０）及び前記バイパス用開口（２１）の開口面積を調整する制御流路（１７０）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記温水入口（１９）、前記温水出口（２０）及び前記バイパス用開口（２１）には、それぞれシール部材（２３、２４、２５）を備え、
   このシール部材（２３、２４、２５）に形成された穴部（２３ａ、２４ａ、２５ａ）を介して、前記温水入口（１９）、前記温水出口（２０）及び前記バイパス用開口（２１）が、それぞれ前記制御流路（１７０）と連通することを特徴とする請求項２に記載の流量制御弁。
4. 前記弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の円周面に、前記温水入口（１９）及び前記バイパス用開口（２１）を配置し、
   前記弁ハウジング（１８）の筒状収納部（１８ａ）の軸方向の一端面に前記温水出口（２０）を配置し、
   前記弁体（１７）の円周面には、前記制御流路（１７０）の入口側開口部（１７１、１７１ａ）およびバイパス側開口部（１７２）を配置し、この入口側開口部（１７１、１７１ａ）およびバイパス側開口部（１７２）により前記温水入口（１９）及び前記バイパス用開口（２１）の開口面積を調整し、
   前記弁体（１７）の軸方向の一端面には、前記制御流路（１７０）の出口側開口部（１７３、１７３ａ）を配置し、この出口側開口部（１７３、１７３ａ）により前記温水出口（２０）の開口面積を調整することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の流量制御弁。
5. 前記温水出口（２０）に配置されたシール部材（２４）の穴部（２４ａ）を前記弁体（１７）の回動中心を通過する細長形状とし、
   前記弁体（１７）の出口側開口部（１７３、１７３ａ）を、前記弁体（１７）の暖房停止位置において、前記穴部（２４ａ）を中間に挟むように配置された複数の開口部（１７３、１７３ａ）から構成したことを特徴とする請求項４に記載の流量制御弁。
6. 前記複数の開口部（１７３、１７３ａ）のうち、１つの開口部（１７３）のみに、前記弁体（１７）が微小流量制御域の回動位置にあるとき前記穴部（２４ａ）と連通する微小開口部（１７３′）を形成したことを特徴とする請求項５に記載の流量制御弁。
7. 温水供給源（１）と、
   この温水供給源（１）から供給される温水と空気とを熱交換して室内の暖房を行う暖房用熱交換器（３）と、
   前記温水供給源（１）から前記暖房用熱交換器（３）に供給される温水流量を制御するための流量制御弁（４）と、
   前記暖房用熱交換器（３）をバイパスして温水を流すバイパス回路（５）とを具備し、
   前記流量制御弁（４）を、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の流量制御弁により構成したことを特徴とする温水式暖房装置。
8. 水冷式の走行用エンジン（１）を有する自動車に用いられる温水式暖房装置であって、
   前記エンジン（１）から供給される温水と空気とを熱交換して車室内の暖房を行う暖房用熱交換器（３）と、
   前記エンジン（１）から前記暖房用熱交換器（３）に供給される温水流量を制御するための流量制御弁（４）と、
   前記暖房用熱交換器（３）をバイパスして温水を流すバイパス回路（５）とを具備し、
   前記流量制御弁（４）を、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の流量制御弁により構成したことを特徴とする温水式暖房装置。
9. 前記バイパス回路（５）には、温水圧力の上昇により開弁する圧力応動弁（６）が備えられていることを特徴とする請求項７または８に記載の温水式暖房装置。

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