JPH09156339A - 流量制御弁及びそれを用いた温水式暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微少開口部を必要とすることなく微少流量を
制御できるようにする。 【解決手段】 エンジンからの温水が流入する温水入口
パイプ１９の開口面積を、流量制御弁の弁体１７に設け
た制御流路の入口側開口部１７１、１７１ａで絞るとと
もに、暖房用熱交換器の入口側に連通する温水出口パイ
プ２０の開口面積を、弁体１７に設けた制御流路の出口
側開口部１７３、１７３ａで絞り、さらにこの両開口部
１７１、１７１ａ、１７３、１７３ａの中間部を制御流
路のバイパス側開口部１７２によりバイパス用開口２１
に連通する。これにより、前記中間部の圧力を下げて、
弁体１７により微少開口部を設定しなくても、微少流量
を良好に制御できる。温水入口パイプ２０とバイパス用
開口２１を弁体１７の円周面に対向配置し、温水出口パ
イプ２０を弁体１７の軸方向の一端面に対向配置するこ
とにより、必要開口面積特性設定のための配置レイアウ
トの自由度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【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（１８
ａ）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（１
９）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（１
８）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（１
７）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（２
０）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（１７
１、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（１
７）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、１７
３ａ）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（１７
３、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１
８ｂ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１８
ａ、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。６
ｃ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６
ａ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１
９、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１
８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２
２ａ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、２４
ａ、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１
８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１
８ａ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１
７の制御流路１７０を介することなく、直接パイプ１
９、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、２５
ａ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１
７０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、Ａ
２、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２３
ａ、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１
７１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１７
３、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２
０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１７
３、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、１
７３ａ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、１７
３ａ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１
７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、１７
３ａ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１
７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１７
１、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１
９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１
９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９
５°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２
５ａ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２
１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２
１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２
０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。

フロントページの続き (72)発明者 杉 光 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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（１
   ９）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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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（１７
   ０）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（１
   ７１、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（２
   １）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. 【請求項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. 【請求項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（１
   ７）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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。