JP3322016B2 - 自動車用温水式暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は温水流量を制御する流量
制御弁を用いた自動車用温水式暖房装置に関するもので
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を暖房用熱交
換器に一体化したものとして、特公昭６１−１０３２７
号公報記載の温水式暖房装置がある。この公報記載のも
のは、暖房用熱交換器のチューブ群の一方の端部に、チ
ューブへの温水の分配、集合を行うタンクを設け、チュ
ーブ群の他方の端部には温水の流れをＵターンさせるタ
ンクを設けている。

【０００４】そして、前記一方の端部のタンク内に、温
水流量制御弁、温水バイパス回路、このパイパス回路を
開閉する圧力応動弁（バイパス弁）等をすべて一体構造
として収容し、これにより暖房装置全体の構造の簡略化
を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、前記一方の端部のタンク内に前記機器をす
べて収容しているので、構造の簡略化はできても、実用
化に際しては以下のごとき種々の不具合が発生する。す
なわち、温水流量制御弁、圧力応動弁がタンク内に内蔵
されるため、暖房用熱交換器は各機種ごとに専用のもの
を設定する必要が生じ、暖房用熱交換器の汎用性がなく
なる。また、温水流量制御弁を使用して、吹出空気温度
を制御する温水流量制御方式と、温水流量制御弁を使用
せずに、冷風と温風の混合割合で吹出空気温度を制御す
るエアミックス方式とで、暖房用熱交換器を共通化でき
ない。

【０００６】また、上記従来技術は温水がＵターン流れ
する形式の暖房用熱交換器にしか適用できず、一方のタ
ンクから他方のタンクへの一方向のみに温水が流れる、
いわゆる全パスタイプの熱交換器には適用できないとい
う不具合もある。さらに、温水流量制御弁、圧力応動弁
がタンク内に内蔵されるため、これら弁の保守、点検が
困難となる。

【０００７】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
暖房用熱交換器外部の温水パイプ部に、バイパス回路を
一体化した温水流量制御弁を設置することにより、上記
不具合を解消できる自動車用暖房装置を提供することを
目的とする。また、本発明の他の目的は、自動車への搭
載時に温水配管の結合作業が容易な自動車用暖房装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【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、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）とを備え、 前記
暖房用熱交換器（３）は、前記エンジン（１）からの温
水が流入する入口側タンク（３ａ）と、温水が流出する
出口側タンク（３ｂ）と、前記入口側タンク（３ａ）と
前記出口側タンク（３ｂ）の間で温水を流すように構成
され、温水と空気との間で熱交換を行うコア部（３ｃ）
とからなり、さらに前記流量制御弁（４）には、弁ハウ
ジング（１８）と、この弁ハウジング（１８）に設けら
れ、前記エンジン（１）からの温水が流入する第１の温
水入口パイプ（１９）と、前記弁ハウジング（１８）に
設けられ、前記エンジン（１）に温水を還流させる第１
の温水出口パイプ（２０）と、前記弁ハウジング（１
８）に設けられ、前記第１の温水入口パイプ（１９）か
ら流入した温水を前記暖房用熱交換器（３）の前記入口
側タンク（３ａ）に流入させる第２の温水出口パイプ
（２２）と、前記弁ハウジング（１８）に設けられ、前
記暖房用熱交換器（３）の前記出口側タンク（３ｂ）か
らの温水を前記弁ハウジング（１８）内に流入させる第
２の温水入口パイプ（２１）と、前記弁ハウジング（１
８）内に設けられ、前記第１の温水入口パイプ（１９）
からの温水を直接前記第１の温水出口パイプ（２０）に
バイパスさせるバイパス回路（５）と、前記弁ハウジン
グ（１８）内に設けられ、前記暖房用熱交換器（３）を
通過する温水が流通する温水流路の開口面積を調整する
弁体（１７）とを備え、 前記流量制御弁（４）は、前記
両タンク（３ａ、３ｂ）のいずれか一方の長手方向延長
上に隣接して配置されて、前記暖房用熱交換器（３）と
一体的に構成されており、 また、前記流量制御弁（４）
において、前記第１の温水入口パイプ（１９）と前記第
１の温水出口パイプ（２０）が前記タンク長手方向と直
角方向に突出するように構成されている自動車用温水式
暖房装置を特徴としている。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１に記載
の自動車用温水式暖房装置において、前記温水流量制御
弁（４）が前記暖房用熱交換器（３）とともに車室（３
５）内に設置されており、 前記第１の温水入口パイプ
（１および前記第１の温水出口パイプ（２の先端が、車
室（３５）内とエンジンルーム（３４）とを仕切る仕切
り板（３６）を貫通してエンジンルーム（３４）内に突
出するように構成されていることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明では、請求項１または
２に記載の自動車用温水式暖房装置において、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４記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１
つに記載の自動車用温水式暖房装置において、前記弁体
（１７）は、前記弁ハウジング（１８）内に回動可能に
配置されたロータとして構成されており、前記弁体（１
７）の回動により前記温水流路の開口面積を調整するよ
うに構成されていることを特徴とする。

【００１１】請求項５記載の発明では、請求項１ないし
４のいずれか１つに記載の自動車用温水式暖房装置にお
いて、前記弁体（１７）は、前記温水流路の開口面積を
調整するとともに、前記バイパス回路（５）の開口面積
を調整するように構成されていることを特徴とする。請
求項６記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１
つに記載の自動車用温水式暖房装置において、前記弁ハ
ウジング（１８）には、前記弁体（１７）を駆動する電
気的弁体作動手段（１６、２４、２６）が内蔵されてい
ることを特徴とする。

【００１２】請求項７記載の発明では、請求項１ないし
６のいずれか１つに記載の自動車用温水式暖房装置にお
いて、前記電気的弁体作動手段は、サーボモータ（１
６）と、このサーボモータの回転を前記弁体（１７）に
伝達するギヤ機構（２４、２６）とから構成されている
ことを特徴とする。請求項８記載の発明では、請求項７
に記載の自動車用温水式暖房装置において、前記ギヤ機
構は、前記弁ハウジング（１８）の外部に配設された扇
形ギヤ（２４）を有し、この扇形ギヤ（２４）の中心部
は前記弁体（１７）の軸部（２３）に一体に連結されて
いることを特徴とする。

【００１３】請求項９記載の発明では、請求項８に記載
の自動車用温水式暖房装置において、前記扇形ギヤ（２
４）は、手動操作機構が連結可能に構成されていること
を特徴とする。請求項１０記載の発明では、請求項１な
いし９のいずれか１つに記載の自動車用温水式暖房装置
において、前記暖房用熱交換器（３）のコア部（３ｃ）
は、前記入口側タンク（３ａ）から前記出口側タンク
（３ｂ）への一方向のみに温水を流すように構成されて
いることを特徴とする。

【００１４】

【００１５】請求項１１記載の発明では、請求項１ない
し１０のいずれか１つに記載の自動車用温水式暖房装置
において、前記流量制御弁（４）の第２の温水出口パイ
プ（２２）および第２の温水入口パイプ（２１）の一方
が前記両タンク（３ａ、３ｂ）のいずれか一方に直接結
合されており、前記第２の温水出口パイプ（２２）およ
び第２の温水入口パイプ（２１）の他方が剛体で形成さ
れた接続パイプ（３０、３０ａ）を介して前記両タンク
（３ａ、３ｂ）の他方に結合されていることを特徴とす
る。

【００１６】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもので
ある。

【００１７】

【発明の作用効果】請求項１〜１１記載の発明によれ
ば、上記技術的手段を有しているため、暖房用熱交換器
（３）外部の温水パイプ部に、バイパス回路を内蔵した
温水流量制御弁（４）を一体化して設置することがで
き、そのため熱交換器（３）と流量制御弁（4)とを一体
構造物として取り扱って、自動車への組付、搭載作業を
容易に行うことができ、しかも従来技術のように熱交換
器タンク内に流量制御弁等を内蔵していないため、種々
の機種に対して流量制御弁部分の変更のみで対応して、
熱交換器部分は共通使用することが可能となり、実用上
極めて有利である。

【００１８】従って、本発明によれば、暖房用熱交換器
（３）の形式としても、温水がＵターン流れする形式で
あっても、一方のタンクから他方のタンクへの一方向の
みに温水が流れる、いわゆる全パスタイプの熱交換器に
も同様に適用でき、設計の自由度が増大する。さらに、
暖房用熱交換器（３）外部の温水パイプ部に温水流量制
御弁（４）を設置しているため、流量制御弁の保守、点
検も容易となる。

【００１９】上記作用効果に加えて、請求項２記載の発
明では、温水流量制御弁（４）が暖房用熱交換器（３）
とともに車室（３５）内に設置されており、前記第１の
温水入口パイプ（１９）および前記第１の温水出口パイ
プ（２０）の先端が、車室（３５）内とエンジンルーム
（３４）とを仕切る仕切り板（３６）を貫通してエンジ
ンルーム（３４）内に突出するようにしているから、暖
房用熱交換器（３）への温水配管の結合作業をエンジン
ルーム（３４）内のみで簡単に行うことができる。

【００２０】また、請求項３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）が備えられているので、エンジン（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。また、請求項６記載の発明
では、弁ハウジング（１８）に、弁体（１７）を駆動す
る電気的弁体作動手段（１６、２４、２６）を内蔵して
いるから、この電気的弁体作動手段も制御弁に一体化し
ておくことができ、より一層組付の簡略化を図ることが
できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。 （第１実施例）図１〜図８は本発明の第１実施例を示す
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、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弁
構造を有するものであり、その詳細構造は後述する。

【００２２】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。図１には具
体的に示していないが、流量制御弁４にはバイパス回路
５および定差圧弁６が一体に内蔵され、さらに暖房用熱
交換器３に対して一体構造として組付られるようになっ
ている。この組付構造も後述する。

【００２３】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
（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。
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１
０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。

【００２４】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。

【００２５】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、４、５は流量制御弁４と熱交換器３との一体化構造
の具体例を示すもので、上記弁体１７は本例では樹脂材
料にて円柱状形状に成形され、やはり樹脂にて成形され
た弁ハウジング１８内に回動可能に配置され、収納され
ている。従って、弁体１７は図４において上下方向に軸
が延びる回動可能な円柱状ロータから構成されている。

【００２６】上記弁ハウジング１８には、エンジン１か
らの温水が流入する第１の温水入口パイプ１９、エンジ
ン１に温水を還流させる第１の温水出口パイプ２０、熱
交換器３出口からの温水が流入する第２の温水入口パイ
プ２１、前記第１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２の温水出口パイ
プ２２が樹脂にて一体成形されている。

【００２７】また、弁ハウジング１８内には、第１の温
水入口パイプ１９から弁体１７を介して第１の温水出口
パイプ２０に温水をバイパスさせるバイパス回路５が形
成されている。円柱状の弁体１７には、上記各パイプ１
９、２２およびバイパス回路５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１７ａ、１７ｂ
（図１、図７参照）が形成されている。２３は弁体１７
を回動操作するためのシャフトで、弁体１７に一体に結
合されている。このシャフト２３は弁ハウジング１８の
上蓋１８ａの上部に突出するようになっている。シャフ
ト２３の突出端は非円形の断面形状であるＤ形状に形成
され、このＤ形状の突出端には扇形ギヤ２４の回転中心
穴（扇の要の位置）が一体に嵌合して連結され、この両
者２３、２４は一体に回転するようになっている。

【００２８】また、シャフト２３の突出端には、図４に
示すように、弁体１７の回転位置を検出する回転位置検
出手段としてのポテンショメータ（可変抵抗器）４０の
円形状の中心可動部材４０ａが一体に連結されている。
このポテンショメータ４０のケース部４０ｂはブラケッ
ト４１を介して上蓋１８ａに固定されている。このポテ
ンショメータ４０の弁体回転位置信号は制御装置１６に
入力され、サーボモータ１６にフィードバックされて、
弁体１７が所定位置に位置決め制御されるようになって
いる。

【００２９】上蓋１８ａは弁ハウジング１８にＯリング
１８ｂ（図４参照）を介在して図示しないボルトにより
脱着可能に固定されている。本例では、弁ハウジング１
８にボルトをねじ込むねじ穴１８ｃ（図３参照）が４箇
所設けられている。弁ハウジング１８には、前記第２の
温水出口パイプ２２の側方に隣接して弁体駆動機構を収
納する駆動機構ケース部２５が一体成形されている。こ
のケース部２５内には、直流モータからなるサーボモー
タ１６が配設されており、このモータ１６のシャフト１
６ａの先端部にはウオームギヤ１６ｂが形成されてい
る。

【００３０】このウオームギヤ１６ｂは減速用平ギヤ２
６とかみ合っており、この平ギヤ２６は弁ハウジング１
８に設けられた軸受（図示せず）に回転可能に軸支さ
れ、平ギヤ２６のシャフト２６ａに形成されたウオーム
ギヤ２６ｂは前記扇形ギヤ２４の外周部のギヤ部２４ａ
とかみ合うようになっている。この扇形ギヤ２４の使用
により数段の減速ギヤによる減速量を１個のギヤで達成
できる。

【００３１】また、弁ハウジング１８内の弁体１７部分
およびバイパス回路５部分からなる温水回路部の温水の
熱がサーボモータ１６に伝導して、サーボモータ１６が
過熱するのを防ぐために、弁ハウジング１８のうち、サ
ーボモータ１６と前記温水回路部との間の部位（樹脂肉
厚部分）に、細長いスリット状の溝４２を設け、このス
リット状の溝４２により断熱空気層を形成している。

【００３２】以上により弁体１７を自動的に駆動する弁
体駆動機構が構成されている。ここで、弁体１７の作動
手段としては、前記したサーボモータ１６のような電気
的アクチュエータを用いたものに限らず、レバー、ケー
ブル等を用いた手動操作機構により弁体１７を回動操作
するようにしてもよい。手動操作機構の場合は、樹脂製
扇形ギヤ２４の上面にピン２４ｂ（図４参照）を一体成
形し、このピン２４ｂに手動操作用のケーブルを連結す
るようにすればよい。

【００３３】弁ハウジング１８内に形成されたバイパス
回路５には、定差圧弁６が配設されている。この定差圧
弁６は樹脂により略円錐状に形成され、その底面凹部６
ａにコイルバネ６ｂ（バネ手段）の一端が当接して、定
差圧弁６を図５の右方向（閉弁方向）に押圧するように
なっている。この定差圧弁６の中心部には穴６ｃが開け
てあり、この穴６ｃは定差圧弁６の閉弁時にもバイパス
回路５に所定流量の温水が流れるようにするためのもの
である。

【００３４】２７は弁座を形成する隔壁で、その中心部
には定差圧弁６により開閉される円形穴２７ａを有して
いる。この円形穴２７ａは温水入口側をテーパ状に拡大
して通水抵抗を減少するようにしてある。この隔壁２７
は樹脂成形の型抜きの都合から図５の上半部は上蓋１８
ａに一体成形され、下半部は弁ハウジング１８に一体成
形されている。

【００３５】２８、２９はゴム等の弾性材からなるシー
ル部材（図３参照）で、その全体形状は中央部に開口を
有する矩形状になっており、弁体１７の外周面と弁ハウ
ジング１８の内周面との間に配置されている。このシー
ル部材２８、２９は弁体１７の制御流路１７ａ、１７ｂ
を介することなく、直接パイプ１９、２２、バイパス回
路５間で温水が流通してしまうことを防ぐためのもので
あり、本例では 温水入口パイプ１９及び温水出口パイ
プ２２に対応して２箇所設けている。

【００３６】本発明では、上記弁体１７の開度（弁体回
転角）に応じて、制御流路１７ａ、１７ｂにより図６に
示す所定の相関関係を持って各パイプ１９、２２、バイ
パス回路５の開口面積を制御するように構成してある。
この図６に示す相関関係を実現するために、上記弁体１
７の制御流路１７ａ、１７ｂの具体的形状は図７（ｂ）
の展開図に示す形状に形成されている。

【００３７】なお、図７（ｂ）の展開図において、制御
流路１７ａのうち、温水入口パイプ１９と対向しない部
分１７ａ′及び制御流路１７ｂのうち、バイパス回路５
の入口と常に対向したままとなる部分１７ｂ′は弁体１
７の樹脂成形上の理由から設けているだけのものであっ
て、弁体１７の機能上必要なものではない。図６におい
て、留意すべき特徴事項としては、次の点がある。

【００３８】非暖房時（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）に温水入
口パイプ１９を全閉とせず、φ２丸穴相当の最小開口を
設定して、温水入口パイプ１９からバイパス回路５への
温水の流れを継続するようにしているので、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丸穴相当の開口面積の確保により流
水音の発生も防止できる。

【００３９】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。 微少能力時（弁開度１０°以下、本例では弁開度は最
大６０°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２２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２２の絞り部の中間（図１のア
部）はバイパス回路５の入口に全開状態で連通している
ので、暖房用熱交換器３前後の差圧を十分小さくでき
る。

【００４０】その結果、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。このことが制御ゲインの低減
である。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、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。

【００４１】また、温水入口パイプ１９の絞り部開口面
積を温水出口パイプ２２の絞り部開口面積の２倍程度に
設定することにより、温水入口パイプ１９からバイパス
回路５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回路５へ流れやすくすることがで
き、これにより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。

【００４２】微少能力〜大能力時においても、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、温水入口パイプ１
９の絞り部開口面積と温水出口パイプ２２の絞り部開口
面積は同等に設定してある。

【００４３】前述した図４において、暖房用熱交換器３
は、その一端部に温水の入口側タンク３ａを有し、その
他端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、多数の並列設置
された偏平チューブ３ｄとコルゲートフィン３ｅ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全パスタイプ（一方向流れタイ
プ）として構成されている。

【００４４】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一端部（図２の
例では上方部）が最も高温となり、他端部（下方部）へ
行くにつれて吹出温度が低下する分布となる。具体的に
は、例えば、最下方部で４５°Ｃ、最上方部で２５°Ｃ
程度の吹出温度幅が生じる。上記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を最も熱交換器３の一端側（下方）に配置し、他
端側（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を設
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りすぎるのを
防ぐようにしている。

【００４５】図４において、流量制御弁４の第２の温水
出口パイプ２２は、アルミニュウム等の金属または樹脂
等の剛体で形成された接続パイプ３０の一端に、Ｏリン
グのごときシール材を用いたジョイント３１にて水密的
にかつ脱着自在に連結されている。この接続パイプ３０
の他端は、熱交換器３の入口側タンク３ａの長手方向一
端に形成した温水入口３ｆに同様のシール材を用いたジ
ョイント３２にて水密的にかつ脱着自在に連結されてい
る。

【００４６】また、流量制御弁４の第２の温水入口パイ
プ２１は、熱交換器３の出口側タンク３ｂの長手方向一
端に形成した温水出口３ｇに直接、連結されるようにな
っており、そしてこの連結はシール材を用いたジョイン
ト３３にて水密的にかつ脱着自在に行われる。以上の結
果、本実施例では、流量制御弁４に、バイパス回路５、
定差圧弁６、およびサーボモータ１６等からなる弁体駆
動機構を一体化し、さらにこれらを熱交換器３に予め一
体的に連結してある。従って、これらを一体構造物とし
て通風ダクト（ヒータケース）８に組み付けることがで
き、組付性の向上、熱交換器部分の形状の小型化を図る
ことができる。

【００４７】さらに、本実施例では、自動車への空調装
置搭載時における温水配管結合作業を簡略化するための
工夫を講じている。すなわち、図３に示すように、エン
ジン１からの温水が流入する第１の温水入口パイプ１９
と、エンジン１に温水を還流する第１の温水出口パイプ
２０を並列に配置して同方向に突出させている。本例で
は、具体的には、熱交換器３の出口側タンク３ｂの長手
方向延長上の位置からタンク長手方向と直角方向に、第
１の温水入口パイプ１９と、第１の温水出口パイプ２０
が並列に突出している。

【００４８】図８は、自動車用空調装置の車両への搭載
状態を示すもので、３４はエンジンルーム、３５は車
室、３６はこの両者３４、３５を仕切る仕切り板（ファ
イヤウオール）である。暖房用熱交換器３および流量制
御弁４は車室３５内に設置され、そして流量制御弁４の
温水出入口パイプ１９、２０は仕切り板３６を貫通して
エンジンルーム３４内へ突出している。

【００４９】従って、エンジン１側の温水配管と上記温
水出入口パイプ１９、２０との結合は、エンジンルーム
３４内にて、簡単に行うことができる。なお、図８で
は、流量制御弁４を熱交換器３の上方に配置した状態を
図示しているが、これは図作成上の便宜のためであっ
て、実際は図３、４の図示構造のように、熱交換器３の
上下方向の厚さの範囲を利用して、流量制御弁４を配置
することが好ましい。

【００５０】自動車用空調装置では、一般に、熱交換器
３を車室３５内に、流量制御弁４をエンジンルーム３４
内に設置することが多く採用されているが、このような
配置レイアウトでは、エンジンルーム３４での配管接続
作業の他に、狭隘な車室内での配管接続作業も必要とな
るが、本例によれば、上記のごとくエンジンルーム３４
での作業のみで暖房装置の温水配管接続作業が済む。

【００５１】なお、図８の自動車用空調装置では、空調
用冷却手段としての冷媒蒸発器３７を下方にして、その
上方に暖房用熱交換器３を配置するとともに、この両者
３、３７を双方とも略水平方向に配置し、図示しない送
風機の送風空気を蒸発器３７の下方から上方に送風し、
熱交換器３への温水流量を流量制御弁４により制御して
送風空気の温度制御をした後、円筒状のロータリドアを
内蔵した吹出モード切替部３８を介して吹出口部３９
（詳細は図２の９〜１１を参照）から車室内に吹き出す
ようになっている。

【００５２】なお、図８において、３７ａは蒸発器３７
の冷媒入口配管、３７ｂは冷媒出口配管で、仕切り板３
６を貫通して配設されており、冷媒を減圧する減圧手段
としての膨張弁３８を介して蒸発器３７の冷媒通路に連
通している。３９は仕切り板３６の配管通し穴部を密封
するためのゴム製のシール部材（グロメット）である。

【００５３】次に、上記構成において本実施例の作動を
説明する。最大暖房能力時には、流量制御弁４の弁体１
７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７の弁開度：６０°の位置）ま
で回動される。これにより、弁体１７の制御流路１７
ａ、１７ｂがそれぞれ弁ハウジング１８の温水入口パイ
プ１９、温水出口パイプ２２と最大面積で重畳し、この
両パイプ１９、２２を全開する。一方、バイパス回路５
には制御流路１７ｂが僅かに開口するのみで、ほとんど
バイパス回路５は全閉に近い状態となる。

【００５４】その結果、エンジン１からの温水はほとん
ど熱交換器３側に流入して、バイパス回路５には僅少量
の温水が流れるのみである。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２２と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。

【００５５】また、上記のごとくバイパス回路５をほと
んど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、非暖房時（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７の弁開度：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１７ｂがバイパス回路５の入口に重畳してこ
のバイパス回路５を全開し、温水出口パイプ２２を全閉
する。

【００５６】一方、制御流路１７ａは図７（ｂ）の最上
部に示すように、その右端部の突出部のみが温水入口パ
イプ１９と重畳して、温水入口パイプ１９を全閉とせ
ず、φ２丸穴相当の最小開口面積を設定する。上記の弁
***置により、温水入口パイプ１９からバイパス回路５
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。

【００５７】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。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。

【００５８】次に、微少能力時には、弁体１７が図７の
弁開度１０°以下の位置に回動されるので、制御流路１
７ａ、１７ｂが温水入口パイプ１９及び温水出口パイプ
２２の双方に対して小面積で重畳し、温水入口パイプ１
９の開口面積及び温水出口パイプ２２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）となり、かつ温水入
口パイプ１９と温水出口パイプ２２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回路５に十分
大きな開口面積で連通しているので、この中間部アの圧
力を下げることができる。

【００５９】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２２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。

【００６０】また、温水入口パイプ１９の絞り部開口面
積を温水出口パイプ２２の絞り部開口面積の２倍程度に
設定することにより、温水入口パイプ１９からバイパス
回路５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回路５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２２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。

【００６１】次に、微少能力〜大能力時においては、弁
体１７が図７の弁開度１０°を越える回動位置から６０
°未満の回動位置にわたって、回動されることになる
が、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、温水入口パイプ１９の絞
り部開口面積と温水出口パイプ２２の絞り部開口面積を
同等に設定してある。

【００６２】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、本発明にあって
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の設置により良
好に解消している。

【００６３】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、その前後の差圧がス
プリング６ｂにより定まる所定圧より高くなると、定差
圧弁６が図５の左方へ移動して開弁し、定差圧弁６と隔
壁（弁座）２７との間の隙間（円形穴２７ａの開口面
積）が上記差圧に応じて変動することより、定差圧弁６
は温水入口パイプ１９と温水出口パイプ２０との差圧を
一定値に維持するように作用する。

【００６４】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。また、定差圧弁６
に、バイパス回路５を常時開通したままにする穴６ｃが
設けてあるので、エンジン回転数の如何に係わらず、バ
イパス回路５に常時温水が流れることになり、温水供給
圧が低下するエンジンアイドル時にも、前記制御ゲイン
の低減を図ることができる。

【００６５】本発明は上記第１実施例に限定されること
なく、請求項記載の技術的思想の趣旨に従って種々変形
可能なものであり、以下他の例について述べる。 （第２実施例）流量制御弁４を前記第１実施例では熱交
換器３のうち、出口側タンク３ｂの方に配置したが、図
９に示すように、出口側タンク３ｂの温水出口３ｇに接
続パイプ３０ａの一端をジョイント３１ａにより接続
し、この接続パイプ３０ａの他端をジョイント３２ａに
より流量制御弁４の温水入口パイプ２１に接続して、流
量制御弁４を温水入口タンク３ａ側に配置し、この入口
タンク３ａに流量制御弁４の温水出口パイプ２２（図９
では図示せず）を直接温水入口タンク３ａの温水入口３
ｆ（図９では図示せず）に結合するようにしてもよい。

【００６６】すなわち、本発明では流量制御弁４を熱交
換器３の入口側、出口側の両タンク３ａ、３ｂのいずれ
の方にも配置できる。 （第３実施例） 流量制御弁４の弁体１７を前記第２実施例では熱交換器
３の入口側タンク３ａの温水入口側に配置して、弁体１
７で流量制御された温水を熱交換器３の入口側タンク３
ａに流入させるようにしているが、図１０に示すよう
に、出口側タンク３ｂの温水出口３ｇに接続パイプ３０
ａの一端をジョイント３１ａにより接続し、この接続パ
イプ３０ａの他端をジョイント３２ａにより流量制御弁
４の温水入口パイプ２１に接続し、この温水入口パイプ
２１から温水出口パイプ２０に向かう温水の流量および
バイパス回路５から温水出口パイプ２０へ向かう温水の
流量を弁体１７で制御する。

【００６７】すなわち、第３実施例では、流量制御弁４
の弁体１７を熱交換器３の温水出口側に配置している。
そのため、バイパス回路５の定差圧弁６の上流側に温水
出口パイプ２２を設けて、この温水出口パイプ２２を熱
交換器３の入口側タンク３ａの温水入口３ｆ（図１０で
は図示せず）に結合するようにしてある。図１１は第３
実施例における温水回路図である。

【００６８】（第４実施例）図１２に示すように、サー
ボモータ１６と弁体１７との間にウォームギヤ１６ｂ、
２６ｂと平ギヤ２４′、２６との組合せからなる２段ウ
ォームギヤ機構を設けて、扇形ギヤ２４を廃止して、同
一減速比のもとで、ギヤ部分の小型化を図った例であ
る。

【００６９】（第５〜第８実施例）図１３は温水回路の
変形に関する第５〜第８実施例を示すもので、（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５実
施例である。（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
設置するようにした第６実施例である。

【００７０】（ｃ）は定差圧弁６を設置した第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７実施例である。（ｄ）は定差圧弁６を設置した第
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６ａを設置するように
した第８実施例である。

【００７１】上記図１３（ａ）〜（ｄ）に示す種々の温
水回路においても、前述した本発明の特徴点を良好に発
揮でき、また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も良好に発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例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】流量制御弁と暖房用熱交換器とを一体化した状
態において、流量制御弁の上蓋を取り外した状態におけ
る一部断面側面図である。

【図４】流量制御弁と暖房用熱交換器とを一体化した状
態における一部破断および断面図示した正面図である。

【図５】流量制御弁単体での断面図である。

【図６】流量制御弁の流量制御特性をまとめた表であ
る。

【図７】（ａ）、（ｂ）は流量制御弁の弁体（ロータ）
単体の断面図、展開図である。

【図８】本発明熱交換器を内蔵した自動車用空調装置の
自動車への搭載状態を示す一部断面配置図である。

【図９】本発明の第２実施例を示す一部断面構造図であ
る。

【図１０】本発明の第３実施例を示す図で、流量制御弁
の上蓋を取り外した状態における一部断面側面図であ
る。

【図１１】上記第３実施例における温水回路図である。

【図１２】本発明の第４実施例を示す弁体作動機構部の
斜視図である。

【図１３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第５〜第８実施例
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 バイパス回路 ６ 定差圧弁 １６ サーボモータ １７ 弁体 １８ 弁ハウジング １９ 第１の温水入口パイプ ２０ 第１の温水出口パイプ ２１ 第２の温水入口パイプ ２２ 第２の温水出口パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−65018（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−100509（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−109420（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−62177（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−40012（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−182509（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−39735（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−140166（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−160369（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/08 611 B60H 1/08 621 F16K 31/05

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水冷式の走行用エンジンを有する自動車
   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と、 前記エンジンから前記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を備え、 前記暖房用熱交換器は、前記エンジンからの温水が流入
   する入口側タンクと、温水が流出する出口側タンクと、
   前記入口側タンクと前記出口側タンクの間で温水を流す
   ように構成され、温水と空気との間で熱交換を行うコア
   部とからなり、 さらに前記流量制御弁には、 弁ハウジングと、 この弁ハウジングに設けられ、前記エンジンからの温水
   が流入する第１の温水入口パイプと、 前記弁ハウジングに設けられ、前記エンジンに温水を還
   流させる第１の温水出口パイプと、 前記弁ハウジングに設けられ、前記第１の温水入口パイ
   プから流入した温水を前記暖房用熱交換器の前記入口側
   タンクに流入させる第２の温水出口パイプと、 前記弁ハウジングに設けられ、前記暖房用熱交換器の前
   記出口側タンクからの温水を前記弁ハウジング内に流入
   させる第２の温水入口パイプと、 前記弁ハウジング内に設けられ、前記第１の温水入口パ
   イプからの温水を直接前記第１の温水出口パイプにバイ
   パスさせるバイパス回路と、 前記弁ハウジング内に設けられ、前記暖房用熱交換器を
   通過する温水が流通する温水流路の開口面積を調整する
   弁体とを備え、 前記流量制御弁は、前記両タンクのいずれか一方の長手
   方向延長上に隣接して配置されて、前記暖房用熱交換器
   と一体的に構成されており、 また、前記流量制御弁において、前記第１の温水入口パ
   イプと前記第１の温水出口パイプが前記タンク長手方向
   と直角方向に突出するように構成されている ことを特徴
   とする自動車用温水式暖房装置。
2. 【請求項２】 前記温水流量制御弁が前記暖房用熱交換
   器とともに車室内に設置されており、 前記第１の温水入口パイプおよび前記第１の温水出口パ
   イプの先端が、車室内とエンジンルームとを仕切る仕切
   り板を貫通してエンジンルーム内に突出するように構成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用
   温水式暖房装置。
3. 【請求項３】 前記バイパス回路には、温水圧力の上昇
   により開弁する圧力応動弁が備えられていることを特徴
   とする請求項１または２に記載の自動車用温水式暖房装
   置。
4. 【請求項４】 前記弁体は、前記弁ハウジング内に回動
   可能に配置されたロータとして構成されており、前記弁
   体の回動により前記温水流路の開口面積を調整するよう
   に構成されていることを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれか１つに記載の自動車用温水式暖房装置。
5. 【請求項５】 前記弁体は、前記温水流路の開口面積を
   調整するとともに、前記バイパス回路の開口面積を調整
   するように構成されていることを特徴とする請求項１な
   いし４のいずれか１つに記載の自動車用温水式暖房装
   置。
6. 【請求項６】 前記弁ハウジングには、前記弁体を駆動
   する電気的弁体作動手段が内蔵されていることを特徴と
   する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の自動車用
   温水式暖房装置。
7. 【請求項７】 前記電気的弁体作動手段は、サーボモー
   タと、このサーボモータの回転を前記弁体に伝達するギ
   ヤ機構とから構成されていることを特徴とする請求項１
   ないし６のいずれか１つに記載の自動車用温水式暖房装
   置。
8. 【請求項８】 前記ギヤ機構は、前記弁ハウジングの外
   部に配設された扇形ギヤを有し、この扇形ギヤの中心部
   は前記弁体の軸部に一体に連結されていることを特徴と
   する請求項７に記載の自動車用温水式暖房装置。
9. 【請求項９】 前記扇形ギヤは、手動操作機構が連結可
   能に構成されていることを特徴とする請求項８に記載の
   自動車用温水式暖房装置。
10. 【請求項１０】 前記暖房用熱交換器の前記コア部は、
    前記入口側タンクから前記出口側タンクへの一方向のみ
    に温水を流すように構成されていることを特徴とする請
    求項１ないし９のいずれか１つに記載の自動車用温水式
    暖房装置。
11. 【請求項１１】 前記流量制御弁の前記第２の温水出口
    パイプおよび前記第２の温水入口パイプの一方が前記両
    タンクのいずれか一方に直接結合されており、 前記第２の温水出口パイプおよび第２の温水入口パイプ
    の他方が剛体で形成された接続パイプを介して前記両タ
    ンクの他方に結合されていることを特徴とする請求項１
    ないし１０のいずれか１つに記載の自動車用温水式暖房
    装置。