JP3341523B2 - 流量制御弁及びそれを用いた温水式暖房装置 - 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。

【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、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、弁ハウジング（１８）と、この弁ハ
ウジング（１８）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）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）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）内に、
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）の開口面積を調整可能に設置さ
れた弁体（１７）と、この弁体（１７）を作動させる弁
体作動手段（１６）とを備え、前記弁体（１７）は、そ
の作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（２
０）との間の温水流路に対して前記バイパス用開口（２
１）を前記小面積より十分大きい開口面積で開口するよ
うに構成されており、かつ前記弁体（１７）の作動量
が、その作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、前記弁体（１７）が構成さ
れていることを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明では、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）とを備え、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）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）に設けられ、前記バイパス回路（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）内に、前記温水入口、前
記温水出口（２０）及び前記バイパス用開口の開口面積
を調整可能に設置された弁体（１７）と、この弁体を作
動させる弁体作動手段（１６）とを備え、前記弁体は、
その作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（２
０）との間の温水流路に対して前記バイパス用開口を前
記小面積より十分大きい開口面積で開口するように構成
されており、かつ前記弁体の作動量が、その作動範囲の
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
イパス用開口の開口面積を次第に減少させるように、前
記弁体が構成されていることを特徴とする。

【００１１】請求項３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、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）とを備え、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）
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）に設けられ、前記暖房用熱交換器（３）の温水
入口（１９）側または前記エンジン（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（１
８）に設けられ、前記温水入口（１９）から流入した温
水を前記バイパス回路（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）内に、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）の開口面積を
調整可能に設置された弁体（１７）と、この弁体（１
７）を作動させる弁体作動手段（１６）とを備え、前記
弁体（１７）は、その作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
面積で開口するように構成されており、かつ前記弁体
（１７）の作動量が、その作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（２
０）との間の温水流路に対する前記バイパス用開口（２
１）の開口面積を次第に減少させるように、前記弁体
（１７）が構成されていることを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明では、請求項２または
３に記載の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５記
載の発明では、請求項１に記載の温水式暖房装置用流量
制御弁において、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（１７）の回動により前記温水入
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ように構成されてい
ることを特徴とする。

【００１３】請求項６記載の発明では、請求項１に記載
の温水式暖房装置用流量制御弁において、前記弁体（１
７）は、前記弁ハウジング（１８）内に往復動可能に配
置され、前記弁体（１７）の往復動により前記温水入口
（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ように構成されている
ことを特徴とする。

【００１４】請求項７記載の発明では、請求項１、５、
６のいずれか１つに記載の温水式暖房装置用流量制御弁
において、前記弁体（１７）には、前記温水入口（１
９）、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（１７ａ、１７
ｂ）が形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に記載の温水式暖房装置用流量制
御弁において、前記弁体（１７）の制御流路（１７ａ、
１７ｂ）は、前記暖房用熱交換器（３）への温水流れを
遮断する非暖房モードの操作位置においても、前記バイ
パス用開口（２１）を通して温水が流通するように構成
されていることを特徴とする。

【００１５】請求項９記載の発明では、請求項２または
３に記載の温水式暖房装置において、前記流量制御弁
（４）により制御される前記バイパス回路（５）より温
水上流側に、前記流量制御弁（４）により制御されない
第２のバイパス回路（５ａ）が設置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９に記載
の温水式暖房装置において、前記第２のバイパス回路
（５ａ）には、温水圧力の上昇により開弁する圧力応動
弁（６、６ａ）が備えられていることを特徴とする。

【００１６】請求項１１記載の発明では、請求項９に記
載の温水式暖房装置において、前記流量制御弁（４）に
より制御される前記バイパス回路（５）、及び、前記第
２のバイパス回路（５ａ）の双方に、温水圧力の上昇に
より開弁する圧力応動弁（６、６ａ）が備えられている
ことを特徴とする。請求項１２記載の発明では、請求項
７または８に記載の温水式暖房装置用流量制御弁におい
て、前記弁体（１７）の制御流路（１７ａ、１７ｂ）
は、前記温水入口（１９）の開口面積を絞る第１の絞り
部（１７ａ）と、前記温水出口（２０）の開口面積を前
記第１の絞り部（１７ａ）と所定の相関関係をもって絞
る第２の絞り部（１７ｂ）を形成することを特徴とす
る。

【００１７】請求項１３記載の発明では、請求項２ない
し４のいずれか１つに記載の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）が設けられた第１のバイパス回
路（５ｃ）と、この第１のバイパス回路（５ｃ）と並列
に設けられ、常時開放されている第２のバイパス回路
（５ｄ）とが備えられていることを特徴とする。

【００１８】請求項１４記載の発明では、請求項４に記
載の温水式暖房装置において、前記圧力応動弁（６）に
は、温水の入口（３５）と出口（３６）を持つハウジン
グ（２５、２６）と、このハウジング（２５、２６）の
内壁面に形成された弁座（３３）と、温水圧力に応じて
前記弁座（３３）の流路開度を調整する弁体（３０）
と、前記弁座（３３）および前記弁体（３０）をバイパ
スして、前記入口（３５）と前記出口（３６）の間を常
時連通するバイパス通路手段（３７、３８、３９）とが
備えられていることを特徴とする。

【００１９】請求項１５記載の発明では、請求項１２に
記載の温水式暖房装置用流量制御弁において、前記第１
の絞り部（１７ａ）は、前記弁体（１７）の作動量が、
その作動範囲の一端側から他端側に向かって所定量増大
するまでの間、前記温水入口（１９）との開口面積が略
一定であり、その後前記弁体（１７）の作動量が増大す
るにつれて前記温水入口（１９）との開口面積が増大
し、一方、前記第２の絞り部（１７ｂ）は、前記弁体
（１７）が前記作動範囲の一端側より僅少量作動したと
き前記温水出口（２０）に開口し、その後前記弁体（１
７）の作動量の増大につれて、前記温水出口（２０）と
の開口面積が増大するように構成されていることを特徴
とする。

【００２０】請求項１６記載の発明では、請求項１５に
記載の温水式暖房装置用流量制御弁において、前記弁体
（１７）が前記作動範囲の他端側の位置に操作されたと
きには、前記第１の絞り部（１７ａ）と前記温水入口
（１９）との開口面積および前記第２の絞り部（１７
ｂ）と前記温水出口（２０）との開口面積が最大とな
り、かつ前記第１、第２の絞り部（１７ａ、１７ｂ）を
有する制御流路と、前記バイパス用開口（２１）との間
を閉塞するように構成されていることを特徴とする。

【００２１】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。

【００２２】

【発明の作用効果】請求項１〜１６記載の発明によれ
ば、上記技術的手段を有しているため、弁体１７を、そ
の作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の作動量が、その作動範囲の一端側か
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。

【００２３】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。

【００２４】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。上記作用効果に加えて、請求項４記載の発明では、
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。

【００２５】請求項８記載の発明では、弁体１７の制御
流路１７ａ、１７ｂは、暖房用熱交換器３への温水流れ
を遮断する非暖房モードの操作位置においても、前記バ
イパス用開口２１を通して温水が流通するように構成さ
れているから、流量制御弁４を常に温水が流れることに
なり、この温水流れにより鋳砂等の異物を洗い流すこと
ができ、鋳砂等の異物による弁流路の閉塞防止効果を一
層高めることができる。

【００２６】請求項１３記載の発明では、圧力応動弁６
の作用で、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ともに、圧力応動弁６
が閉弁したときにも、常時開放されている第２のバイパ
ス回路５ｄを通してバイパス回路５に温水を流し続ける
ことができるので、暖房用熱交換器３への微少流量の制
御が容易となり、吹出空気温度の制御特性を良好なもの
とすることができる。

【００２７】請求項１４記載の発明では、上記請求項１
３記載の発明による効果を圧力応動弁６自身の内蔵する
バイパス通路手段（３７、３８、３９）で達成すること
ができ、温水式暖房装置の構成を簡略化でき、コスト低
減を図ることができる。請求項１５記載の発明では、弁
体１７の制御流路（１７ａ、１７ｂ）に、温水入口１９
の開口面積を絞る第１の絞り部１７ａと、温水出口２０
の開口面積を第１の絞り部と所定の相関関係をもって絞
る第２の絞り部１７ｂを形成するにあたって、特に、第
１の絞り部１７ａを、弁体１７の作動量が、その作動範
囲の一端側から他端側に向かって所定量増大するまでの
間、温水入口１９との開口面積が略一定であり、その後
前記弁体１７の作動量が増大するにつれて温水入口１９
との開口面積が増大するようにしているから、弁体１７
の作動初期における熱交換器３への流入温水流量の増加
を抑制して、比較的低温領域における吹出空気温度の制
御特性の傾きを緩やかにして、吹出空気温度を制御しや
すい特性にすることができる。

【００２８】また、請求項１６記載の発明では、弁体１
７が前記作動範囲の他端側の位置（最大暖房位置）に操
作されたときには、第１の絞り部１７ａと温水入口１９
との開口面積および第２の絞り部１７ｂと温水出口２０
との開口面積が最大となり、かつこれら第１、第２の絞
り部１７ａ、１７ｂを有する制御流路と、前記バイパス
用開口２１との間を閉塞するようにしているから、バイ
パス回路５への温水流出を防止するとともに、熱交換器
３には最大の開口面積でもって、最大流量の温水を流す
ことができ、最大暖房能力を良好に確保できる。

【００２９】

【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１１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。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ものであ
り、その詳細構造は後述する。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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１
３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。

【００３３】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は回動可能
なロータである。

【００３４】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２
１が一体成形されている。円柱状の弁体１７には、上記
各パイプ１９、２０、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１７ａ、１７ｂ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に一体に結合されている。このシャフ
ト２２は弁ハウジング１８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。

【００３５】２３、２４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２３、
２４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、２０、２１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２０に対応して２箇所
設けているが、バイパス出口パイプ２１にも対応して設
けてもよい。

【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４に
示す所定の相関関係を持って各パイプ１９、２０、２１
の開口面積を制御するように構成してある。この図４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１７ａ、１７ｂの具体的形状は図６（ｂ）の展開図に
示す形状に形成されている。

【００３７】なお、図６（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、バイパス出口パ
イプ２１と常に対向したままとなる部分１７ｂ′は弁体
１７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４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からバイパス出口パイプ
２１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。

【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２０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
出口パイプ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出口パイプ２１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２０の絞り部開口
面積は同等に設定してある。

【００４３】図７はバイパス回路５に設置される定差圧
弁（圧力応動弁）６の具体例を示すもので、２つの樹脂
製ハウジング２５、２６をねじ等により一体に結合する
とともに、両者の間に樹脂製座板２７をＯリング（シー
ル材）２８を介して水密的に固定してある。この座板２
７には十分大きな開口面積の複数の通水穴２９を開け
て、座板２７による通水抵抗が小さくなるようにしてあ
る。

【００４４】３０は樹脂製の円錐状弁体で、これと一体
になっている軸部３１により座板２７の中心穴部に軸方
向に移動可能に嵌合している。弁体３０は座板２７との
間にコイルスプリング（ばね手段）３２が介在されてお
り、このスプリング３２により弁体３０は常に図の左方
側（閉弁方向）に押圧され、ハウジング２５の内周に形
成された弁座３３に当接するようになっている。

【００４５】上記弁体３０の円錐状部の外周にはリング
状の溝部が形成されており、この溝部にはゴム等の弾性
材からなるシール材３４を配設し、弁体３０の閉弁時の
シール効果を高めるようにしてある。そして、ハウジン
ク２５に形成した入口３５と、ハウジンク２６に形成し
た出口３６との圧力差が所定値に達すると、スプリング
３２の力に抗して弁体３０が図の右方へ移動して、弁体
３０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３０の円錐状部に複数の貫通穴（バイパス
穴）３７を設けて、閉弁時にもこの穴３７を通して温水
が流通するようにしてもよい。

【００４６】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、多数の並列設置
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タイプとして構成されている。

【００４７】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。具体的には、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。

【００４８】なお、図示は省略するが、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の弁開度：６０°の
位置）まで回動される。

【００４９】これにより、弁体１７の制御流路１７ａ、
１７ｂがそれぞれ弁ハウジング１８の温水入口パイプ１
９、温水出口パイプ２０と最大面積で重畳し、この両パ
イプ１９、２０を全開する。一方、バイパス出口パイプ
２１には制御流路１７ｂが僅かに開口するのみで、ほと
んど全閉に近い状態となる。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２０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。

【００５０】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６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がバイパス出口パイプ２１に重畳して
このパイプ２１を全開し、温水出口パイプ２０を全閉す
る。

【００５１】一方、制御流路１７ａは図６（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からバイパス出口パ
イプ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。

【００５２】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。

【００５３】次に、微少能力時には、弁体１７が図６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
２０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）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出口パイプ２
１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、この中間部アの圧力を下げることができ
る。

【００５４】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。

【００５５】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２０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
出口パイプ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出口パイプ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。

【００５６】次に、微少能力〜大能力時においては、弁
体１７が図６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２０の絞り部開口面積を
同等に設定してある。

【００５７】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。

【００５８】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７の右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３５、３６間の圧力差を一
定値に維持するように作用する。

【００５９】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。次に、上記第１実
施例に基づく実験結果について説明すると、図８は縦軸
に開口面積（ｍｍ² ）及び丸穴相当面積をとり、横軸に
弁体開度をとったもので、Ａ１は温水入口パイプ１９の
絞り開口面積で、Ａ２は温水出口パイプ２０の絞り開口
面積で、Ａ３はバイパス出口パイプ２１の絞り開口面積
である。

【００６０】次に、図９は本発明による温度制御の制御
ゲイン低減効果を示すもので、縦軸は熱交換器３の吹出
空気温度をとり、横軸は温水出口パイプ（熱交換器入口
への流路）の絞り部の開口面積Ａ２をとったものであ
る。この図９において、Ｔ１は温水出口パイプ２０への
流路のみを絞る１段絞りの流量制御弁を使用した場合の
特性で、Ｔ２は温水入口パイプ１９への流路と温水出口
パイプ２０への流路の双方を絞る２段絞りの流量制御弁
を使用した場合の特性で、Ｔ３は温水出口パイプ２０へ
の流路のみを絞る１段絞りとバイパス回路とを組み合わ
せた流量制御弁を使用した場合の特性で、Ｔ４は温水入
口パイプ１９への流路と温水出口パイプ２０への流路の
双方を絞る２段絞りとバイパス回路とを組み合わせた本
発明の流量制御弁を使用した場合の特性である。

【００６１】図９からわかるように、本発明によれば、
制御ゲインをＴ４の特性のように低減できるので、熱交
換器３の吹出空気温度が１５°Ｃのとき、開口面積Ａ２
を２８．８ｍｍ² （φ６丸穴相当）まで拡大できる。因
みに、通常の自動車用空調装置で採用されている１段絞
りの流量制御弁では開口面積Ａ２が３ｍｍ² （φ１．９
丸穴相当）という小面積となってしまい、弁体開度の調
整による制御可能な最小温度幅（温度制御の分解能）が
大きくなるので、きめ細かい温度制御が不能となる。

【００６２】また、吹出空気温度が７°Ｃのときでも、
本発明では、開口面積Ａ２を４．２ｍｍ² （φ２．３丸
穴相当）の大きさを確保できる。因みに、通常の１段絞
りの流量制御弁では開口面積Ａ２が１ｍｍ² （φ１．９
丸穴相当）という小面積となってしまい、鋳砂等の異物
による流路閉塞が発生しやすい。また、１段絞りとバイ
パス回路とを組合せた場合の特性（Ｔ３）と比較して
も、本発明のものは温度制御の制御ゲインを十分低減で
きる。

【００６３】以上のように本発明では、温度制御の制御
ゲインを十分低減できることから、きめ細かい温度制御
と鋳砂等の異物による流路閉塞防止の両立を良好に達成
できるのである。図１０は流量制御弁で発生する流水音
の聴感フィーリングの実験結果を示すもので、縦軸は聴
感フィーリングの判定レベルをとり、横軸は流量制御弁
の種類Ｔ１〜Ｔ４をとっている。ここで、流量制御弁の
種類Ｔ１〜Ｔ４は前記図９のＴ１〜Ｔ４と同じであり、
Ｔ４は本発明品である。

【００６４】また、図１０の流水音聴感フィーリングの
実験はサンプル人員４名で、聴感フィーリングの判定レ
ベルは、以下のように設定した。 すなわち、１：流水音が非常に大きく、非常に気にな
る。 ２：流水音が大きく、気になる。 ３：流水音が小さく、若干気になる。

【００６５】 ４：流水音が非常に小さく、気にならない。 ５：流水音無く、気にならない。 そして、エンジン回転数がアイドル回転数のときと、４
０００ｒｐｍのときの両方において、聴感フィーリング
の官能評価の実験を行った。図１０の黒丸は４０００ｒ
ｐｍのとき、また白丸はアイドル回転数のときの聴感フ
ィーリングを示している。

【００６６】図１０では、判定レベル４以上を許容レベ
ルとしており、本発明品（Ｔ４）では、アイドル回転数
のときと、４０００ｒｐｍのときの両方において、聴感
フィーリングが許容レベル以上であることがわかる。図
１１はエンジン回転数変動（エンジン１からの温水供給
圧変動）による吹出空気温度変動の低減効果を示すもの
で、流量制御弁の弁体開度を吹出空気温度２５°Ｃ設定
の位置に操作した場合に、エンジン回転数Ｎｅを１００
０ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの範囲で変動させて、熱交換
器吹出空気温度の変動幅を測定したものである。

【００６７】図１１のイは本発明において、バイパス回
路５に定差圧弁６を設けない場合で、上記変動幅は１
４．７°Ｃとなるが、バイパス回路５に定差圧弁６を設
けることにより、ロに示すように上記変動幅を４．２°
Ｃという僅少値に抑制できる。このように、本発明にお
いて、定差圧弁６の付加によりエンジン回転数変動によ
る吹出空気温度の変動を効果的に低減できることがわか
る。

【００６８】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）図１２に示すように、温水入口、出口パ
イプ１９、２０を同一水平面上に設置するに対して、バ
イパス出口パイプ２１を上記水平面の直角方向に配設す
るようにしたものである。弁体１７には、バイパス出口
パイプ２１への流路開口面積制御のための制御流路１７
ｃを追加形成してある。

【００６９】（第３実施例）第２実施例をさらに変形し
たもので、バイパス出口パイプ２１を、弁ハウジング１
８において温水出口パイプ２０と同じ側で、かつ温水出
口パイプ２０の下方側に配設するようにしたものであ
る。 （第４実施例）上述の第１〜第３実施例は弁体１７を回
動操作する回転式のロータとして構成しているが、第４
実施例は図１４に示すように、弁体１７を往復動するタ
イプに構成しても、本発明は実施できる。

【００７０】すなわち、図１４において、弁ハウジング
１８に対して３つのパイプ１９、２０、２１は図１２と
同じ配置で設けてあり、そして弁体１７はハウジング１
８内に上下方向に往復動可能に収容されている。サーボ
モータ１６を用いた弁体駆動機構が弁ハウジング１８に
一体化されており、サーボモータ１６の回転はその回転
軸に形成されたウォーム１６ａにより平歯車４０に伝達
される。ここで、平歯車４０は駆動機構ケース４１内に
回転可能に配設されているが、弁体１７の軸方向には移
動しないように配設されている。

【００７１】また、平歯車４０はその内周部には雌ねじ
４０ａが形成されており、この雌ねじ４０ａに弁体１７
のシャフト２２に形成した雄ねじ２２ａがかみ合ってい
る。従って、サーボモータ１６の回転により、ウォーム
１６ａ、平歯車４０、雌ねじ４０ａ、雄ねじ２２ａのか
み合い機構を介して、弁体１７が上下方向に往復動し
て、各パイプ１９、２０、２１への流路開口面積を制御
できる。

【００７２】（第５〜第９実施例）図１５は温水回路の
変形に関する第５〜第９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。

【００７３】（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。

【００７４】（ｅ）は流量制御弁４を熱交換器３の温水
出口側に設置した第９実施例で、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、そしてバイパス出口パイプ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。

【００７５】この第９実施例では、非暖房時に、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、そしてバイパス入口パイプ２
１を全開するようにすれば、第１実施例と同様の作用効
果を発揮できる。上記図１５（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。

【００７６】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。 （第１０実施例）図１６は前述した図８と同様の弁体１
７の開度特性を示すグラフであって、この第１０実施例
では温水入口パイプ１９の開口面積Ａ１を、弁体開度が
零から所定期間（例えば０°〜８°の期間）の間、最少
開口面積（例えば、１４ｍｍ² ）の一定値に維持したま
まにしたものである。このように、本発明では、弁体開
度の変化に対して、各部開口面積Ａ１、Ａ２、Ａ３を連
続的に変化させずに、弁体開度の所定期間において一定
値のまま維持するようにしても実施できる。

【００７７】（第１１実施例）図１７は流量制御弁４の
バイパス出口パイプ２１に接続されたバイパス回路５に
定差圧弁（均圧弁）６を持つバイパス回路５ｃを設ける
とともに、このバイパス回路５Ｃと並列に常時開放のバ
イパス回路５ｄを設けたものである。上記定差圧弁６
は、前述の図７に示す定差圧弁６においてバイパス穴３
７を廃止したもので、他の点は図７のものと同じであ
る。

【００７８】定差圧弁６を持つバイパス回路５ｃは、エ
ンジン回転数変動による温水流量変動に基づく熱交換器
３の吹出空気温度の変動を吸収するためのものであり、
一方常時開放のバイパス回路５ｄは、流量制御弁４によ
る吹出空気温度制御の制御ゲインを低減するためのもの
である。ここで、定差圧弁６を持つバイパス回路５ｃは
上記目的のために定差圧弁６の全開時には、その通水抵
抗がバイパス回路５ｄの通水抵抗より小となるように設
定してある。

【００７９】上記第１１実施例による効果を図１８に基
づいて説明すると、図１８の縦軸、横軸は前述の図９と
同じであり、エンジン回転数が１５００ｒｐｍのときの
実験データである。図１８において、Ｓ１は図１の温水
回路からバイパス回路５をなくした比較例の制御特性で
ある。Ｓ２は図１の温水回路（第１実施例）の制御特性
で、定差圧弁６がほとんど閉弁状態に近い状態にあると
きの特性を示す。Ｓ３は本第１１実施例の制御特性で、
定差圧弁６がやはりほとんど閉弁状態に近い状態にある
ときの特性を示す。Ｓ４は図１の温水回路のバイパス回
路５から定差圧弁６を除去し、バイパス回路５を常時開
放のままとした場合の制御特性である。なお、Ｓ４のよ
うな温水回路も本発明ではその実施例の１つとして含
む。

【００８０】温度制御の制御ゲインを低減するという目
的のみからみると、Ｓ４の特性が最も優れていることに
なるが、Ｓ４の場合には、バイパス回路５に定差圧弁６
を設けていないため、エンジン回転数の変動に対して
は、前述の図１１に示す吹出空気温度特性がイの特性と
なってしまい、吹出空気温度の変動が大きくなる。これ
に対し、本第１１実施例によるＳ３の場合には、図１１
においてロの特性となり、エンジン回転数の変動に対す
る吹出空気温度の変動を僅少値に抑制できるという特徴
がある。

【００８１】つまり、本第１１実施例によれば、温度制
御の制御ゲインを低減することと、エンジン回転数の変
動に対する吹出空気温度の変動を抑制することの両方を
良好に両立させることができる。 （第１２実施例）図１９は第１１実施例を変形した第１
２実施例を示すもので、図１７の常時開放のバイパス回
路５ｄの機能を定差圧弁６の内部に一体に設けたもので
ある。すなわち、円錐状弁体３０と弁座３３とをバイパ
スする複数の連通穴（バイパス穴、バイパス連通手段）
３８をハウジング２５に形成したものである。

【００８２】（第１３実施例）図２０は図１９をさらに
変形した第１３実施例を示すもので、弁座３３の円周方
向に複数のスリット３９（バイパス連通手段）を形成し
て、バイパス回路５ｄの機能を得るようにしたものであ
る。また、図７の定差圧弁６のように、弁体３０の円錐
状部に複数の貫通穴（バイパス穴）３７を設けて、バイ
パス回路５ｄの機能を得るようにしてもよい。

【００８３】（第１４実施例）図２１、図２２は第１４
実施例を示すもので、弁体１７の作動範囲（弁開度）を
図６、８の６０°から９０°に拡大するとともに、弁体
１７の制御流路１７ａ、１７ｂの形状（弁体１７の円周
面における開口形状）を、それぞれ半円状部分１７ａ−
１、１７ｂ−１と、この半円状部分１７ａ−１、１７ｂ
−１の弦の中心部に結合された細長部分１７ａ−２、１
７ｂ−２とから構成される形状にしている。

【００８４】この細長部分１７ａ−２、１７ｂ−２は、
その先端側（図示右側）になるに従って細くなる（開口
面積が小となる）ように形成されている。図２３は、図
２２に示す開口形状を持った制御流路１７ａ、１７ｂを
有する弁体１７の開度特性を示すもので、前述の図８、
１６に対応するものである。図２４は、上記図２１、２
２に示す弁体１７を用いた第１４実施例の温度制御特性
を示すもので、本発明者らが実際に実験し、測定したも
のである。

【００８５】図２４の縦軸は各部の温度（°Ｃ）をと
り、横軸は弁体１７の開度（°）をとったものである。
そして、図２４における温水入口温度は、図２５に示す
暖房用熱交換器３の温水入口側タンク３ａに流入する温
水の温度であり、温水出口温度は暖房用熱交換器３の温
水出口側タンク３ｂから流出する温水の温度である。ま
た、Ｈ／Ｃ入口側吹出空気温度は暖房用熱交換器３のコ
アー部３ｃにおいて温水入口側部位（図２５の上半部）
の吹出空気温度であり、Ｈ／Ｃ出口側吹出空気温度は暖
房用熱交換器３のコアー部３ｃにおいて温水出口側部位
（図２５の下半部）の吹出空気温度である。

【００８６】また、図２４の吸込空気温度は暖房用熱交
換器３への吸込空気の温度である。図２４の実験結果か
ら理解されるように、第１４実施例のものでは、自動車
用空調装置において実際によく使用される１５°Ｃ〜５
０°Ｃの温度制御域の吹出空気温度特性が比較的急に立
った特性となっている。このように、実際によく使用さ
れる温度制御域の特性が立った特性になってしまうと、
実際の使用時に、弁体の開度変化に対する吹出空気温度
の変化量が大となり、車室温度の制御がしにくくなると
いう問題を生じる。

【００８７】上記第１４実施例において、実際によく使
用される温度制御域の制御特性が立った特性になる理由
は、本発明者らの実験、研究によれば、弁体１７が開度
零の状態から開度が増大にするにつれて、温水入口パイ
プ１９の絞り開口面積Ａ１および温水出口パイプ２０の
絞り開口面積Ａ２がともに連続的に増大し（図２３参
照）、その結果熱交換器３への流入温水量が連続的に増
加するためであることが判明した。

【００８８】（第１５実施例）図２６〜図２９は第１５
実施例を示すもので、この第１５実施例は上記第１４実
施例の温度制御特性を改善するための具体例を示すもの
であって、弁体１７の制御流路１７ａ、１７ｂを構成す
る穴形状を工夫したものである。図２６、２７に示すよ
うに、本実施例では、温水入口パイプ１９に対向する、
弁体１７の制御流路１７ａのうち、細長部分１７ａ−２
の長さを上記第１４実施例より短くしている。具体的に
は、弁体１７の開度が０°から２０°の所定角度（開
度）範囲では、この細長部分１７ａ−２が温水入口パイ
プ１９に開口しない程度まで短くしてある。

【００８９】その代わりに、φ２程度の小さな円形の小
穴１７ａ−３を設け、弁体１７の開度が零から所定の範
囲（図２７の例では０°〜２０°の範囲）では、制御流
路１７ａのうち***１７ａ−３のみが温水入口パイプ１
９に開口するようにしてある。従って、この所定の範囲
の間は***１７ａ−３による一定の開口面積が維持され
ることになる。

【００９０】そして、弁体１７の開度が２０°を越える
と、制御流路７ａの細長部分１７ａ−２が温水入口パイ
プ１９に開口し、さらに弁体開度が増大すると、半円状
部分１７ａ−１が温水入口パイプ１９に開口して開口面
積が急増するようにしてある。一方、制御流路１７ｂは
上記第１４実施例と同一形状であって、半円状部分１７
ｂ−１と、この半円状部分１７ｂ−１の弦の中心部に結
合された細長部分１７ｂ−２とから構成されている。

【００９１】上記の両細長部分１７ａ−２、１７ｂ−２
は、その先端側（図示右側）になるに従って細くなる
（開口面積が小となる）ように形成されている。そし
て、制御流路１７ｂは、弁体１７が開度零の状態から僅
少量（図２７の例では開度１０°）作動したとき、温水
出口パイプ２０に開口し、その後弁体１７の開度の増大
につれて、温水出口パイプ２０との開口面積が増大する
ように構成されている。

【００９２】また、制御流路１７ｂは、弁体１７が開度
零の状態では最大の開口面積でバイパス出口パイプ２１
に開口し、その後弁体１７の開度が増大するつれてバイ
パス出口パイプ２１への開口面積が次第に減少し、弁体
１７の開度が最大開度（図２７の例では９０°）になる
と、換言すれば弁体１７が最大暖房位置に操作される
と、制御流路１７ｂとバイパス出口パイプ２１との開口
面積が零となり、バイパス回路５側への温水流出を防止
する。これと同時に、制御流路１７ａおよび制御流路１
７ｂがそれぞれ温水入口パイプ１９、温水出口パイプ２
０に最大の開口面積が開口するので、最大暖房能力を良
好に確保できる。

【００９３】図２８は、制御流路１７ａと温水入口パイ
プ１９との開口面積Ａ１、制御流路１７ｂと温水出口パ
イプ２０との開口面積Ａ２、および制御流路１７ｂとバ
イパス出口パイプ２１との開口面積Ａ３が弁体開度によ
り変化する状況を示すもので、前述の図８、１６、２３
に対応する図である。図２９は、上記第１５実施例によ
る温度制御特性を示すもので、上述したように、温水入
口パイプ１９と、弁体１７の制御流路１７ａとの開口面
積Ａ１を、弁体１７の開度が零から所定の範囲では、小
穴１７ａ−３による一定の開口面積が維持されるように
して、熱交換器３への流入温水量の増加を抑制している
ため、実用上、よく使用される１５°Ｃ〜５０°Ｃの温
度領域において、吹出空気温度の制御特性を、図２６の
特性より大幅に傾きの小さい（寝かせた）特性にするこ
とができた。

【００９４】そのため、弁体開度に対する吹出空気温度
の変化割合が著しく減少し、吹出空気温度の調整が容易
となる。 （第１６実施例）図３０、３１は、第１６実施例を示す
もので、本例は上記第１５実施例と同じ傾きの小さい
（寝かせた）特性の温度制御特性を別のやり方で得るよ
うにしたものである。本例では、、弁体１７の円周面の
側方に、温水入口パイプ１９とシール材２４を配置する
とともに、この温水入口パイプ１９とシール材２４に対
して１８０°対称の位置にバイパス出口パイプ２１を配
置する。

【００９５】そして、弁体１７の底面側に温水出口パイ
プ２０とシール材２３を配置する。弁体１７に形成した
制御流路１７ａに半円状部分１７ａ−１と細長部分１７
ａ−２の他に、***１７ａ−３を設けることにより、エ
ンジン１からの温水が流入する温水入口パイプ１９の開
口面積Ａ１は、上記第１５実施例と同様に、弁体１７の
開度が零から所定の範囲では、***１７ａ−３による一
定の開口面積が維持されるようにしてある。これによ
り、弁体開度が小さいときにおける熱交換器３への流入
温水量の増加を抑制できる。

【００９６】一方、弁体１７の底面側に配置した温水出
口パイプ２０（熱交換器３の入口に接続）の開口面積Ａ
２は、図３１（ａ）に示すように、弁体１７の底面に形
成した制御流路１７ｂと弁ハウジング８側のシール材２
３に形成した絞り穴部２３ａとにより、上記第１５実施
例と同様の変化を示すようになっている。すなわち、弁
体１７の開度が零のときは、温水出口パイプ２０の開口
面積Ａ２は零となり、そして弁体１７が開度零の状態か
ら僅少量（図３１の例では開度１０°）作動したとき、
温水出口パイプ２０が開口し、その後弁体１７の開度の
増大につれて、温水出口パイプ２０の開口面積Ａ２が増
大するように構成されている。

【００９７】図３１（ａ）の例では、弁体１７の底面に
形成した制御流路１７ｂは２つの略勾玉形状の穴から構
成されており、またシール材２３の絞り穴部２３ａは中
央部の幅を狭くした略長方形の穴から構成されている。
また、弁体１７の制御流路１７ａの左側方には、制御流
路１７ｃが連続して形成されており、この制御流路１７
ｃによりバイパス出口パイプ２１の開口面積Ａ３は弁体
開度に対して上記第１５実施例と同様の変化（図２８参
照）を示すようになっている。

【００９８】本第１６実施例は、上記構成を有すること
により、上記第１５実施例と同様の、図２９に示す良好
な温度制御特性が得られる。 （第１７実施例）図３２、３３は第１７実施例を示すも
ので、前記第１５実施例における***１７ａ−３を廃止
し、その代わりに制御流路１７ａの細長部分１７ａ−２
を、一定の開口幅で、かつ所定値以上の長さを持つ形状
に形成してある。

【００９９】これにより、図３３（ｂ）に示すように、
弁体１７の開度が３０°に到達するまでの間は、温水入
口パイプ１９の開口面積Ａ１が上記細長部分１７ａ−２
により一定に維持されるようにしたものである。他の点
は第１５実施例と同じである。

【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】流量制御弁の断面図である。

【図４】流量制御弁の流量制御特性をまとめた表であ
る。

【図５】（ａ）、（ｂ）は流量制御弁の弁体（ロータ）
単体の正面図、Ａ−Ａ断面図である。

【図６】（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７】（ａ）、（ｂ）は定差圧弁の断面図で、（ａ）
は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図８】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９】流量制御弁による温度制御のゲイン低減効果を
示すグラフである。

【図１０】流量制御弁による流水音聴感フィーリングを
示すグラフである。

【図１１】エンジン回転数の変動と吹出し空気温度との
関係を示すグラフである。

【図１２】（ａ）、（ｂ）は本発明流量制御弁の第２実
施例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図であ
る。

【図１３】本発明流量制御弁の第３実施例を示す断面図
である。

【図１４】（ａ）は本発明流量制御弁の第４実施例を示
す断面図で、（ｂ）は（ａ）の歯車機構部の斜視図であ
る。

【図１５】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第５〜第９実施例
を示す温水回路図である。

【図１６】本発明の第１０実施例を示すもので、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１７】本発明の第１１実施例を示す温水回路図であ
る。

【図１８】第１１実施例の温水回路による温度制御のゲ
イン低減効果を示すグラフである。

【図１９】本発明の第１２実施例を示す定差圧弁の断面
図である。

【図２０】（ａ）、（ｂ）は本発明の第１３実施例を示
す定差圧弁の断面図で、（ａ）は（ｂ）のＤ−Ｄ断面図
である。

【図２１】本発明の第１４実施例を示すもので、（ａ）
は流量制御弁の弁体（ロータ）単体の正面図、（ｂ）は
流量制御弁の弁体と弁ハウジングとの概略組付構造図で
ある。

【図２２】（ａ）は第１４実施例の流量制御弁の弁体の
断面図で、図２１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。（ｂ）は
流量制御弁の弁体の展開図である。

【図２３】第１４実施例の流量制御弁の弁体（ロータ）
の開度特性を示すグラフである。

【図２４】第１４実施例の流量制御弁による吹出空気温
度の制御特性を示すグラフである。

【図２５】図２４のグラフに示す各部温度を説明するた
めの熱交換器斜視図である。

【図２６】本発明の第１５実施例を示すもので、（ａ）
は流量制御弁の弁体（ロータ）単体の正面図、（ｂ）は
流量制御弁の弁体と弁ハウジングとの概略組付構造図で
ある。

【図２７】（ａ）は第１５実施例の流量制御弁の弁体の
断面図で、図２６（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。（ｂ）は
流量制御弁の弁体の展開図である。

【図２８】第１５実施例の流量制御弁の弁体（ロータ）
の開度特性を示すグラフである。

【図２９】第１５実施例の流量制御弁による吹出空気温
度の制御特性を示すグラフである。

【図３０】本発明の第１６実施例を示すもので、
（ａ）、（ｂ）は流量制御弁の弁体と弁ハウジングとの
概略組付構造図である。

【図３１】（ａ）は第１６実施例の流量制御弁の弁体の
断面図で、図３０（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。（ｂ）は
流量制御弁の弁体の展開図である。

【図３２】本発明の第１７実施例を示すもので、（ａ）
は流量制御弁の弁体（ロータ）単体の正面図、（ｂ）は
流量制御弁の弁体と弁ハウジングとの概略組付構造図で
ある。

【図３３】（ａ）は第１７実施例の流量制御弁の弁体の
断面図で、図３２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。（ｂ）は
流量制御弁の弁体の展開図である。

【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、６ａ…定差圧弁、１７…
弁体、１７ａ、１７ｂ…制御流路、１８…弁ハウジン
グ、１９…温水入口パイプ、２０…温水出口パイプ、２
１…バイパス出口パイプ、２３、２４…シール材、２
５、２６…ハウジング、３０…弁体、３３…弁座、３５
…入口、３６…出口、３７、３８、３９…バイパス通路
手段、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野々山 浩司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 奥村 佳彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (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 (56)参考文献 特開 昭54−13649（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−56624（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−153876（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−106272（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−182509（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/08 611 F16K 5/04 F16K 5/18 F16K 11/074 F16K 11/085 F16K 5/10 F16K 3/08 F16K 3/32 F16K 17/04

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温水供給源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であって、 弁ハウジングと、 この弁ハウジングに設けられ、前記温水供給源の温水吐
   出側または前記暖房用熱交換器の温水出口側に連通する
   温水入口と、 前記弁ハウジングに設けられ、前記暖房用熱交換器の温
   水入口側または前記温水供給源の温水吸入側に連通する
   温水出口と、 前記弁ハウジングに設けられ、前記暖房用熱交換器のバ
   イパス回路の入口側または出口側に連通するバイパス用
   開口と、 前記弁ハウジング内に、前記温水入口、前記温水出口及
   び前記バイパス用開口の開口面積を調整可能に設置され
   た弁体と、 この弁体を作動させる弁体作動手段とを備え、 前記弁体は、その作動範囲の一端側では、前記温水入口
   及び前記温水出口の開口面積を双方とも小面積に絞ると
   ともに、前記温水入口と前記温水出口との間の温水流路
   に対して前記バイパス用開口を前記小面積より十分大き
   い開口面積で開口するように構成されており、 かつ前記弁体の作動量が、その作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、前記温水入口及び前
   記温水出口の開口面積を双方とも増大させるとともに、
   前記温水入口と前記温水出口との間の温水流路に対する
   前記バイパス用開口の開口面積を次第に減少させるよう
   に、前記弁体が構成されていることを特徴とする温水式
   暖房装置用流量制御弁。
2. 【請求項２】 温水供給源と、 この温水供給源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と、 前記温水供給源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、 前記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、 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、前記温水供給源の温水吐
   出側または前記暖房用熱交換器の温水出口側に連通する
   温水入口と、 前記弁ハウジングに設けられ、前記暖房用熱交換器の温
   水入口側または前記温水供給源の温水吸入側に連通する
   温水出口と、 前記弁ハウジングに設けられ、前記バイパス回路の入口
   側または出口側に連通するバイパス用開口と、 前記弁ハウジング内に、前記温水入口、前記温水出口及
   び前記バイパス用開口の開口面積を調整可能に設置され
   た弁体と、 この弁体を作動させる弁体作動手段とを備え、 前記弁体は、その作動範囲の一端側では、前記温水入口
   及び前記温水出口の開口面積を双方とも小面積に絞ると
   ともに、前記温水入口と前記温水出口との間の温水流路
   に対して前記バイパス用開口を前記小面積より十分大き
   い開口面積で開口するように構成されており、 かつ前記弁体の作動量が、その作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、前記温水入口及び前
   記温水出口の開口面積を双方とも増大させるとともに、
   前記温水入口と前記温水出口との間の温水流路に対する
   前記バイパス用開口の開口面積を次第に減少させるよう
   に、前記弁体が構成されていることを特徴とする温水式
   暖房装置。
3. 【請求項３】 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、 前記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、 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、前記エンジンの温水吐出
   側または前記暖房用熱交換器の温水出口側に連通する温
   水入口と、 前記弁ハウジングに設けられ、前記暖房用熱交換器の温
   水入口側または前記エンジンの温水吸入側に連通する温
   水出口と、 前記弁ハウジングに設けられ、前記温水入口から流入し
   た温水を前記バイパス回路の入口側または出口側に連通
   するバイパス用開口と、 前記弁ハウジング内に、前記温水入口、前記温水出口及
   び前記バイパス用開口の開口面積を調整可能に設置され
   た弁体と、 この弁体を作動させる弁体作動手段とを備え、 前記弁体は、その作動範囲の一端側では、前記温水入口
   及び前記温水出口の開口面積を双方とも小面積に絞ると
   ともに、前記温水入口と前記温水出口との間の温水流路
   に対して前記バイパス用開口を前記小面積より十分大き
   い開口面積で開口するように構成されており、 かつ前記弁体の作動量が、その作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、前記温水入口及び前
   記温水出口の開口面積を双方とも増大させるとともに、
   前記温水入口と前記温水出口との間の温水流路に対する
   前記バイパス用開口の開口面積を次第に減少させるよう
   に、前記弁体が構成されていることを特徴とする温水式
   暖房装置。
4. 【請求項４】 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２または３に記載の温水式暖房装置。
5. 【請求項５】 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入口、前記温水出口及び前記バ
   イパス用開口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に記載の温水式暖房装置用
   流量制御弁。
6. 【請求項６】 前記弁体は、前記弁ハウジング内に往復
   動可能に配置され、前記弁体の往復動により前記温水入
   口、前記温水出口及び前記バイパス用開口の開口面積を
   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に記載の温水式暖房装置用流量制御弁。
7. 【請求項７】 前記弁体には、前記温水入口、前記温水
   出口及び前記バイパス用開口の開口面積を調整する制御
   流路が形成されていることを特徴とする請求項１、５、
   ６のいずれか１つに記載の温水式暖房装置用流量制御
   弁。
8. 【請求項８】 前記弁体の制御流路は、前記暖房用熱交
   換器への温水流れを遮断する非暖房モードの操作位置に
   おいても、前記バイパス用開口を通して温水が流通する
   ように構成されていることを特徴とする請求項７に記載
   の温水式暖房装置用流量制御弁。
9. 【請求項９】 前記流量制御弁により制御される前記バ
   イパス回路より温水上流側に、前記流量制御弁により制
   御されない第２のバイパス回路が設置されていることを
   特徴とする請求項２または３に記載の温水式暖房装置。
10. 【請求項１０】 前記第２のバイパス回路には、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９に記載の温水式暖房装置。
11. 【請求項１１】 前記流量制御弁により制御される前記
    バイパス回路、及び、前記第２のバイパス回路の双方
    に、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９に記載の温水式暖房
    装置。
12. 【請求項１２】 前記弁体の制御流路は、前記温水入口
    の開口面積を絞る第１の絞り部と、前記温水出口の開口
    面積を前記第１の絞り部と所定の相関関係をもって絞る
    第２の絞り部を形成す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用流量制御弁。
13. 【請求項１３】 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設けられた第１のバイパ
    ス回路と、この第１のバイパス回路と並列に設けられ、
    常時開放されている第２のバイパス回路とが備えられて
    いることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つ
    に記載の温水式暖房装置。
14. 【請求項１４】 前記圧力応動弁には、温水の入口と出
    口を持つハウジングと、このハウジングの内壁面に形成
    された弁座と、温水圧力に応じて前記弁座の流路開度を
    調整する弁体と、前記弁座および前記弁体をバイパスし
    て、前記入口と前記出口の間を常時連通するバイパス通
    路手段とが備えられていることを特徴とする請求項４に
    記載の温水式暖房装置。
15. 【請求項１５】 前記第１の絞り部は、前記弁体の作動
    量が、その作動範囲の一端側から他端側に向かって所定
    量増大するまでの間、前記温水入口との開口面積が略一
    定であり、その後前記弁体の作動量が増大するにつれて
    前記温水入口との開口面積が増大し、 一方、前記第２の絞り部は、前記弁体が前記作動範囲の
    一端側より僅少量作動したとき前記温水出口に開口し、
    その後前記弁体の作動量の増大につれて、前記温水出口
    との開口面積が増大するように構成されていることを特
    徴とする請求項１２に記載の温水式暖房装置用流量制御
    弁。
16. 【請求項１６】 前記弁体が前記作動範囲の他端側の位
    置に操作されたときには、前記第１の絞り部と前記温水
    入口との開口面積および前記第２の絞り部と前記温水出
    口との開口面積が最大となり、 かつ前記第１、第２の絞り部を有する前記制御流路と、
    前記バイパス用開口との間を閉塞するように構成されて
    いることを特徴とする請求項１５に記載の温水式暖房装
    置用流量制御弁。