JP3677881B2

JP3677881B2 - 温水式暖房装置

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Publication number: JP3677881B2
Application number: JP20059196A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　　公一; 奥村　　佳彦; 美光井上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JPH1044747A

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装置を備え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。ところで、自動車用空調装置においては、上記暖房用熱交換器を含む温水回路に、温水（エンジン冷却水）を循環させる手段として、走行用エンジンで駆動されるウオータポンプを使用しているので、エンジン回転数の変動とともにウオータポンプの回転数も変動して、暖房用熱交換器への温水圧力が大きく変動する。
【０００３】
この温水圧力の変動は、熱交換器への温水流量を変動させるので、熱交換器吹出空気温度を変動させる要因となる。
そこで、本発明者らは、先に、特開平８−７２５２９号公報等において、熱交換器吹出空気温度の変動を抑制する温水式暖房装置を提案している。この従来の装置は、水冷式の走行用エンジンから供給される温水と空気とを熱交換して空気を加熱する暖房用熱交換器と、エンジンから暖房用熱交換器に供給される温水流量を制御するための流量制御弁と、暖房用熱交換器をバイパスして温水を流すバイパス回路とを備えている。
【０００４】
そして、このバイパス回路に、エンジンから供給される温水の圧力上昇に応じて、バイパス回路の開度を増大する圧力応動弁を設け、この圧力応動弁により暖房用熱交換器前後の差圧の上昇（熱交換器への温水流量の増加）を抑制して、熱交換器吹出空気温度の変動を抑制するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置について、本発明者らが実際に試作して、実験検討したところ、圧力応動弁を設けるだけでは、温水圧力変動（エンジン回転数変動）に起因する熱交換器吹出空気温度の変動幅を十分低減することができず、実用化を図る上での障害となることが判明した。
【０００６】
そこで、本発明は上記点に鑑みて、バイパス回路に温水の圧力上昇に応じて開度を増大する圧力応動弁を設けた温水式暖房装置において、温水圧力変動に起因する熱交換器吹出空気温度の変動低減効果を高めることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
図７は上記従来の装置に基づいて具体化した流量制御装置の比較品であり、この比較品では、図９に示すように、圧力応動弁の弁体が最大限リフトしても（最大開度になっても）、流量制御弁の全開度にわたって、エンジン回転数：６０００ｒｐｍにおける熱交換器吹出空気温度をアイドル時の値まで引き下げることができず、熱交換器吹出空気温度が変動してしまう。
【０００８】
この吹出空気温度の変動は、バイパス回路側の通水面積が小さくて、エンジン回転数が６０００ｒｐｍのごとき高回転になったとき、この回転上昇、すなわち、温水圧力上昇に見合ったバイパス流量をバイパス回路側へ逃がすことができないことに起因していることが図９の実験を通じて分かった。
そこで、本発明は、温水圧力上昇に見合ったバイパス流量をバイパス回路側へ逃がすことが可能となる通水面積について、種々実験検討した結果、バイパス回路（５）側の最小通水面積（ＳＯ）を、流量制御弁（４）の温水入口（１９）の断面積（Ｓ１）の７５％以上に設定することにより、吹出空気温度の変動を効果的に低減できることを見い出した。
【０００９】
このようなバイパス回路側の最小通水面積の設定により、上記目的を達成できるのである。なお、図９、および本発明の実施形態品のデータを示す図１０の実験の詳細については、後述の実施形態の中で述べる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図６は本発明の一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は温水回路を示すもので、１は自動車走行用の水冷式エンジン、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る。
【００１１】
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の回転数が変動しても、暖房用熱交換器３の前後差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が設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（図示せず）の分岐点直前の部位に設置される。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。
【００１２】
前記吹出口としては、周知のごとく車室内の乗員顔部に向けて空気を吹き出すフェイス吹出口、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、乗員の足元に空気を吹き出すフット吹出口等が設けられている。
９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。１０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。１１はこれらのセンサ７、１０及び温度設定器９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。
【００１３】
１２はこの空調制御装置１１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１３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１２のような空調制御装置１１により制御される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。
【００１４】
上記弁体１３は本例では樹脂材料にて円柱状形状に成形され、やはり樹脂にて円筒状に成形された弁ハウジング１４内に回動可能に配置され、収納されている。従って、弁体１３は回動可能なロータとして構成されている。
上記弁ハウジング１４には、エンジン１からの温水が流入する温水入口パイプ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出口パイプ２１が一体成形されている。
【００１５】
円柱状の弁体１３には、上記各パイプ１９、２０、２１の開口面積を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。また、弁体１３を回動操作するためのシャフト１３ａ（後述の図３参照）は弁ハウジング１４の外部に突出するようになっており、そして、前記したサーボモータ１２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１３を回動操作できるようにしてある。
【００１６】
なお、流量制御弁４により熱交換器３への温水流量を微少流量に制御する微少能力時（例えば、弁開度３０°以下、本例では弁開度は最大９５°に設定）には、温水入口パイプ１９の開口面積及び温水出口パイプ２０の開口面積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）になっており、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（図１のア部）はほぼ全開状態にあるバイパス出口パイプ２１によって十分大きな開口面積でバイパス回路５に連通しているので、暖房用熱交換器３前後の差圧を十分小さくできる。
【００１７】
上記した図１では、温水回路を理解し易いようにするために、流量制御弁４に対して定差圧弁６を別体として図示しているが、実際には、流量制御弁４にバイパス路５および定差圧弁６が一体化されている。次に、この一体化構造を図２、図３に基づいて具体的に説明する。
図２、図３において、流量制御弁４の弁体１３は樹脂材料にて円柱状の形状に成形され、弁ハウジング１４もやはり樹脂にて成形されている。弁ハウジング１４は第１収納部１４ａを有しており、この第１収納部１４ａは図２の紙面垂直方向に略筒状に延びるように成形されている。この第１収納部１４ａ内に円柱状の弁体１３が回動可能に配置され、収納されている。
【００１８】
また、弁ハウジング１４には、第１収納部１４ａに隣接して、定差圧弁６を収納する第２収納部１４ｂが一体成形されている。そして、これら第１、第２収納部１４ａ、１４ｂの上部開口端部には、図３に示す樹脂製の蓋板１４ｃ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１４ｃにより第１、第２収納部１４ａ、１４ｂの上部開口端部が密封されている。
【００１９】
上記弁ハウジング１４のうち、第１収納部１４ａ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。
【００２０】
ここで、本例では、第１収納部１４ａ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配置するとともに、第１温水出口パイプ２０は、第１収納部１４ａの軸方向の一端面（図３の底面側）に配置してある。
さらに、第２収納部１４ｂには、熱交換器３から流出した戻り温水が流入する第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２８が一体成形されている。従って、熱交換器３のバイパス回路５は第２収納部１４ｂ内に形成されることになる。
【００２１】
定差圧弁６は、バイパス用開口２１を開閉する弁体３０を有し、この弁体３０には、コイルスプリング（ばね手段）３２のばね力が閉弁方向（図２の下方）に作用している。このコイルスプリング３２の上端部は座板２７により支持されており、この座板２７は、スプリング力により第２収納部１４ｂの内壁面に圧着している。この座板２７の中心部には円筒部２７ａが形成されており、この円筒部２７ａには弁体３０と一体の軸部３１の上端部が摺動可能に嵌合して、弁体３０の上下動を案内する。
【００２２】
そして、弁体３０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３２のばね力に抗して弁体３０が図５の上方へリフトして弁座３３から開離し、弁体３０が開弁するようになっている。
円柱状の弁体１３の軸方向端部には、弁体１３を回動操作するためのシャフト１３ａが一体に成形されている。このシャフト１３ａは蓋板１４ｃを貫通して弁ハウジング１４の外部に突出している。このシャフト１３ａの外部への突出端部に扇形ギヤ１３ｂの回転中心部を一体に連結し、この扇形ギヤ１３ｂの外周部のギヤ面１３ｃに、サーボモータ１２により回転駆動される減速ギヤ（図示せず）が噛み合い、サーボモータ１２の回転動力が扇形ギヤ１３ｂを介してシャフト１３ａに伝達されるようになっている。
【００２３】
４０、４１、４２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４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４０ａ、４１ａ、４２ａを有している。これらのシール部材のうち、シール部材４０、４２は弁体１３の外周面と弁ハウジング１４の第１収納部１４ａの内周面との間に配置されており、また、シール部材４１は、弁体１３と第１収納部１４ａの相互の軸方向の一端面間に配置されている。
【００２４】
このシール部材４０、４１、４２は弁体１３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４０ａ、４１ａ、４２ａと弁体１３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１３の開度（弁体回転角）に応じて、制御流路１７０により図５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。
【００２５】
この図５に示す相関関係を実現するために、上記弁体１３の制御流路１７０とシール部材４０、４１、４２の穴部４０ａ、４１ａ、４２ａの具体的形状は図６に示すごとく設定されている。
図６（ａ）は図３の矢印Ｂ方向からみたシール部材４１の穴部４１ａと制御流路１７０の開口形状を示し、図６（ｂ）は弁体１３の円周面の展開形状を示し、図６（ｃ）は弁体１３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６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４０ａ、４１ａ、４２ａとの連通状態の変化を示している。
【００２６】
図６（ｂ）、（ｃ）および図２に示すように、弁体１３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。
この入口側開口部１７１、１７１ａは、シール部材４０の円形の穴部４０ａ（図４参照）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３０°を超えると嘴形状の先端部分から穴部４０ａ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４０ａ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４０ａとの連通を遮断する。
【００２７】
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４２の穴部４２ａ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４２ａ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４２ａとの連通を防止するためのものである。
【００２８】
また、弁体１３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６（ａ）、図２参照）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。この出口側開口部１７３、１７３ａはシール部材４１の穴部４１ａとの連通形状を変化させるものであって、この穴部４１ａは、図４、図６（ａ）に示すように、弁体１３の回動中心を通過する細長形状であり、弁体１３の回動中心部位は一段と細くした形状にしてある。
【００２９】
一方、弁体１３の出口側開口部１７３、１７３ａは、弁体１３の最大冷房位置（弁体開度＝０°）において、前記穴部４１ａ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１３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。
【００３０】
以上の説明から理解されるように、弁体１３の入口側開口部１７１、１７１ａとシール部材４０の穴部４０ａ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１３の出口側開口部１７３、１７３ａとシール部材４１の穴部４１ａ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１３のバイパス側開口部１７２とシール部材４２の穴部４２ａ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４、５において、符号Ａ１〜Ａ３はこの各絞り部の開口面積を示す。
【００３１】
なお、図２、３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。
【００３２】
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１２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１３がサーボモータ１２または手動操作機構により最大開度の位置（例えば、弁開度：９５°の位置）まで回動される。
【００３３】
これにより、弁体１３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４０の穴部４０ａ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４１の穴部４１ａ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４２の穴部４２ａと連通しないので、バイパス用開口２１は全閉状態となる。
【００３４】
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。
次に、最大冷房時（自動車用空調装置に冷房機能が装備されていないときは、送風のみの暖房停止時となる）には、流量制御弁４の弁体１３がサーボモータ１２または手動操作機構により開度零の位置（具体的には図５、６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１３の制御流路１７０のバイパス側側開口部１７２の大部分がバイパス用開口２１のシール部材４２の穴部４２ａと重畳してこのバイパス用開口２１を開口する。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４１の穴部４１ａと連通せず，温水出口パイプ２０を全閉する。
【００３５】
一方、制御流路１７０の入口側開口部１７１、１７１ａにおいては、図６（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４０の穴部４０ａ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。
【００３６】
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。
【００３７】
次に、微少能力時には、弁体１３が図５の弁体開度３０°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４０ａ、４１ａ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。
【００３８】
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。
【００３９】
次に、中間能力時においては、弁体１３が図５の弁体開度３０°〜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。
【００４０】
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。
【００４１】
次に、中間能力時〜大能力時においては、弁体１３が図５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。
【００４２】
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。
そこで、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暖房用熱交換器３への温水流量の変動をバイパス回路５に定差圧弁６を設けるとともに、バイパス回路５側の最小通水面積の確保により良好に解消している。
【００４３】
以下、この点について詳述すると、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３０前後の差圧がスプリング３２により定まる所定圧より高くなると、弁体３０が図１の下方へ移動して開弁し、弁体３０と弁座３３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はその出入口３６、３７間の圧力差を一定値に維持するように作用する。
【００４４】
しかし、実際には、従来装置に基づく図７の比較品の構成では、エンジン回転数が６０００ｒｐｍのごとき高回転になったとき、定差圧弁６の弁体３０が最大限リフトしても（最大開度になっても）、エンジン回転の上昇に見合った量のバイパス流量をバイパス回路５側へ逃がすことができないため、図９に示すごとく熱交換器吹出空気温度が変動してしまう。
【００４５】
図７の比較品の基本的構成は、図２に示す本発明の実施形態品と同一であるが、図７の比較品における、バイパス回路５側へのバイパス流量に関与する各絞り部の通水面積ａ〜ｄは、図８の左欄に示す通りであった。
この図８に示す通水面積ａ〜ｄを持った比較品について、アイドル時（エンジン回転数：７５０ｒｐｍ）と、エンジン高回転時（エンジン回転数：６０００ｒｐｍ）との両方の熱交換器吹出空気温度を測定したところ、図９に示す結果が得られた。
【００４６】
なお、図９および後述の図１０において、横軸は定差圧弁６の弁体３０のリフト量（開弁量）であり、このリフト量は弁体３０を弁外部から強制的に変位させて設定したものである。
また、アイドル時の熱交換器吹出空気温度▲１▼、▲２▼は、弁体３０のリフト量＝０（弁体３０の閉弁時）の状態における値だけを示しているが、エンジン回転数：６０００ｒｐｍ時の熱交換器吹出空気温度▲１▼′、▲２▼′は、弁体３０の各リフト量における値を示している。
【００４７】
ここで、実験に供した熱交換器３は前述した一方向流れ（全パス）タイプのコア部３ｃを有するものであって、熱交換器吹出空気温度▲１▼、▲１▼′は、一方向流れ（全パス）タイプのコア部３ｃにおける温水入口側の４か所の平均温度であり、熱交換器吹出空気温度▲２▼、▲２▼′は一方向流れ（全パス）タイプのコア部３ｃにおける温水出口側の４か所の平均温度である。
【００４８】
また、図９、１０の実験において、熱交換器３の吸込空気温度は１０°Ｃである。
図９の実験データから理解されるように、比較品では、温水入口側の熱交換器吹出空気温度▲１▼、▲１▼′の温度差ΔＴａは、定差圧弁リフト量を最大値（１２ｍｍ）にしても、流量制御弁４の開度＝２０°のときに、＋６°Ｃ、流量制御弁４の開度＝３０°のときに、＋４°Ｃ、流量制御弁４の開度＝４０°のときに、＋１３°Ｃとなり、エンジン回転数上昇に伴う熱交換器吹出空気温度の変動を吸収できないことがわかる。
【００４９】
この熱交換器吹出空気温度の変動は、定差圧弁４の開弁だけでは、エンジン回転数が６０００ｒｐｍのごとき高回転になったとき、この回転上昇、すなわち、温水圧力上昇に見合ったバイパス流量をバイパス回路側へ逃がすことができないために発生すると考えられる。
これに対し、本実施形態品では、バイパス回路５側へのバイパス流量に関与する各絞り部の通水面積ａ〜ｄを、図８の右欄に示す通り設定して、熱交換器吹出空気温度の変動を測定したところ、図１０に示す結果が得られた。
【００５０】
本実施形態品では、バイパス回路５側の各絞り部の通水面積ａ、ｃ、ｄをそれぞれ上記比較品よりも拡大しているため、流量制御弁４の開度＝２０°のときは、定差圧弁リフト量が１、２５ｍｍになると、エンジン回転数：６０００ｒｐｍ時の熱交換器吹出空気温度▲１▼′、▲２▼′をアイドル時の熱交換器吹出空気温度▲１▼、▲２▼まで引き下げることができる。
【００５１】
また、流量制御弁４の開度＝３０°のときは、定差圧弁リフト量が１．３７ｍｍになると、エンジン回転数：６０００ｒｐｍ時の熱交換器吹出空気温度▲１▼′、▲２▼′をアイドル時の熱交換器吹出空気温度▲１▼、▲２▼まで引き下げることができる。さらに、流量制御弁４の開度＝４０°のときは、定差圧弁リフト量が２．６ｍｍになると、エンジン回転数：６０００ｒｐｍ時の熱交換器吹出空気温度▲１▼′、▲２▼′をアイドル時の熱交換器吹出空気温度▲１▼、▲２▼まで引き下げることができる。
【００５２】
つまり、本実施形態品では、上記した定差圧弁リフト量＝１．２５ｍｍ、１．３７ｍｍ、２．６ｍｍがそれぞれ流量制御弁４の開度＝２０°、３０°、４０°における熱交換器吹出空気温度の変動を吸収可能なリフト量となる。
次に、図１１は上記した熱交換器吹出空気温度の変動を吸収可能なリフト量に基づいて算出されるバイパス回路５側の必要最小通水面積ＳＯ、およびこの必要最小通水面積ＳＯと温水入口パイプ１９の断面積Ｓ１との比（％）を縦軸にとり、横軸に流量制御弁４の開度θを取ったものである。ここで、温水入口パイプ１９は、直径φ＝１３ｍｍのものである。
【００５３】
図１１から理解されるように、バイパス回路５側の必要最小通水面積ＳＯは、熱交換器吹出空気温度の制御領域では、流量制御弁４の開度θの増加とともに増加し、そして、弁開度θ＝５０°以上の領域では、バイパス回路５側の必要最小通水面積ＳＯは略９５ｍｍ²の一定値となることが分かった。
つまり、バイパス回路５側の必要最小通水面積Ｓを上記９５ｍｍ²より大きい１００ｍｍ²以上とすれば、エンジン回転数の変動に起因する熱交換器吹出空気温度の変動が吸収可能となる。
【００５４】
上記１００ｍｍ²の面積は、直径φ＝１３ｍｍの温水入口パイプ１９の断面積との比（％）でみると、７５％となる。
以上のことから、バイパス回路５側の必要最小通水面積Ｓを、温水入口パイプ１９の断面積の７５％以上に設定することにより、エンジン回転数の変動による熱交換器吹出空気温度の変動が吸収可能となる。
（他の実施形態）
なお、本発明は自動車用の温水式暖房装置に限らず、暖房用熱交換器３に加わる温水圧力が変動する温水式暖房装置であれば、家庭用等の種々の用途の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】本発明の一実施形態を示す温水回路図である。
【図２】本発明の一実施形態における流量制御弁と定差圧弁との一体化構成を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】本発明の一実施形態における流量制御弁の弁体部分の分解斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態における流量制御弁の開度特性を示すグラフである。
【図６】（ａ）は流量制御弁の弁体とシール部材の開口形状を示す底面図、（ｂ）は流量制御弁の弁体の円周面展開図、（ｃ）は流量制御弁の弁体とシール部材の断面図である。
【図７】本発明の比較品を示すもので、流量制御弁と定差圧弁とを一体化した構成の断面図である。
【図８】本発明および比較品におけるバイパス回路側の絞り部通水面積を示す図表である。
【図９】比較品における、熱交換器吹出空気温度の変動の実験結果を示すグラフである。
【図１０】本発明における、熱交換器吹出空気温度の変動の実験結果を示すグラフである。
【図１１】本発明による、流量制御弁開度とバイパス回路側の必要最小通水面積との関係を示すグラフである。
【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……バイパス回路、６……定差圧弁（圧力応動弁）、１３、３０……弁体、１９…温水入口パイプ（温水入口）。

Claims

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空気を加熱する暖房用熱交換器（３）と、
この暖房用熱交換器（３）をバイパスして温水を流すバイパス回路（５）と、
このバイパス回路（５）に設けられ、前記温水供給源（１）から供給される温水の圧力上昇に応じて、前記バイパス回路（５）の開度を増大する弁体（３０）を有する圧力応動弁（６）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とともに、前記温水供給源（１）からの温水を前記暖房用熱交換器（３）側と前記バイパス回路（５）側とに切り替える弁体（１３）を有する３方弁タイプの流量制御弁（４）とを備え、
前記流量制御弁（４）に前記温水供給源（１）からの温水を供給する温水入口（１９）の断面積（Ｓ１）に対して、前記流量制御弁（４）の弁体（１３）内の制御流路（１７０）および圧力応動弁（６）の弁体（３０）の絞り部を経路して流れる前記バイパス回路（５）側温水の最小通水面積（ＳＯ）を７５％以上の大きさとしたことを特徴とする温水式暖房装置。
前記流量制御弁（４）の弁体（１３）は回動可能なロータとして構成されており、
前記圧力応動弁（６）の弁体（３０）にはばね手段（３２）のばね力が作用しており、このばね力に抗して前記弁体（３０）のリフト量が温水圧力の増加に応じて増加するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の温水式暖房装置。
前記流量制御弁（４）は前記弁体（１３）を収納するハウジング（１４）を有しており、
このハウジング（１４）内に前記バイパス回路（５）および前記圧力応動弁（６）が収納され、
前記流量制御弁（４）に前記バイパス回路（５）および前記圧力応動弁（６）が一体に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の温水式暖房装置。
水冷式の走行用エンジン（１）を有する自動車に搭載され、前記温水供給源が前記水冷式の走行用エンジン（１）であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の温水式暖房装置。