JPH07164864A - 流量制御弁および車両用暖房装置の温水回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１の目的は、１つのサーモスタット９で複
数の流路の開閉機能と流量制御機能を持たせることによ
りコストダウンを図った回路制御弁５の提供にあり、第
２の目的は、弁機構を簡素化した車両用暖房装置の温水
回路２を提供すること。 【構成】 温水回路２に介在された回路制御弁５は、ケ
ース本体内に配されたサーモスタット９、このサーモス
タット９の作動に連動する弁体１０を備える。サーモス
タット９は、第２通過口が形成された外容器１３、ワッ
クスを収納したワックスボックス１４等を備え、第１ケ
ース７に設けられた第１流入口７ａより流入する冷却水
の温度が４０℃以上に上昇すると、ワックスの体積膨脹
に伴ってワックスボックス１４が移動することにより、
第２通過口を開口する。弁体１０は、連結棒１８によっ
てワックスボックス１４に連結されて、ワックスボック
ス１４の移動に伴ってケース本体に設けられた第１通過
口の開口割合を可変する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体通路より分岐通路
へ分流する流体の流量制御を行う流量制御弁、およびそ
の流量制御弁を有する車両用暖房装置の温水回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジン冷却水を熱源として
車室内暖房を行う車両用暖房装置では、エンジン始動直
後で冷却水温が低い時には充分な暖房効果が得られな
い。そこで、冷却水が循環する温水回路に冷却水を保温
する保温タンクを備えるとともに、温水回路を流れる冷
却水の流れ方向および流量を制御するための弁機構を設
け、エンジン冷却水温が低い時には、弁機構を制御し
て、保温タンクに保温されている高温の冷却水をヒータ
コアに供給することにより即効暖房を行う方法が提案さ
れている（特開平２−１２０１２０号、特開平２−１２
０１１９号、特開平４−５９１６３号各公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、温水回路に
設けられた弁機構は、保温タンク内の冷却水を利用して
即効暖房を行うために、エンジンより流出する低温の冷
却水が直接ヒータコアへ流れないように温水回路を開閉
する開閉機能、および保温タンクよりヒータコアに供給
される冷却水の流量を調節する流量調節機能を必要とす
る。このため、従来では、流量制御弁と電磁弁とを組み
合わせて弁機構を構成したり、２個以上のサーモスタッ
トを使用して弁機構を構成する必要があるため、弁機構
が複雑で部品点数も多く、コストが高くなるという課題
を有していた。

【０００４】本発明は、上記事情に基づいて成されたも
ので、第１の目的は、１つのサーモスタットで複数の流
路の開閉機能と流量制御機能を持たせることによりコス
トダウンを図った流量制御弁の提供にあり、第２の目的
は、弁機構を簡素化した車両用暖房装置の温水回路を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の目的を
を達成するために、請求項１では、分岐通路を有する流
体通路に配されて、この流体通路を流れる流体の温度変
化によって作動する感温作動部材を有し、この感温作動
部材の作動に伴って前記流体通路を開閉可能に設けられ
たサーモスタットと、前記感温作動部材と連結されて、
前記感温作動部材の作動に関連して前記分岐通路の開口
割合を可変する弁体とを備えたことを技術的手段とす
る。

【０００６】請求項２では、分岐通路を有する流体通路
に配されて、この流体通路を流れる流体の温度変化によ
って作動する感温作動部材を有し、この感温作動部材の
作動に伴って前記流体通路を開閉可能に設けられたサー
モスタットと、前記感温作動部材と別体で設けられて、
前記感温作動部材の作動に関連して前記分岐通路の開口
割合を可変する弁体とを備えたことを技術的手段とす
る。

【０００７】請求項３では、請求項１または２に記載さ
れた流量制御弁において、前記弁体は、前記分岐通路を
閉じた状態で所定量の流体を流すことのできるオリフィ
スが設けられたことを特徴とする。請求項４では、請求
項３に記載された流量制御弁において、前記弁体は、前
記感温作動部材との間に所定の間隔をおいて配され、前
記感温作動部材の作動途中から、前記感温作動部材によ
って前記オリフィスが閉塞された状態で前記感温作動部
材と連動することを特徴とする。

【０００８】また、第２の目的を達成するために、請求
項５では、エンジン冷却水との熱交換によって車室内へ
送風される空気を加熱するヒータコアと、内部に貯留し
た冷却水を長時間保温することのできる保温タンクと、
前記エンジンより流出した冷却水を前記保温タンクを迂
回して前記ヒータコアへ導く冷却水通路と、この冷却水
通路より前記保温タンクへ冷却水を導く冷却水流入路
と、前記保温タンクより前記冷却水通路へ冷却水を導く
冷却水流出路と、前記冷却水流入路との接続部位から前
記冷却水流出路との接続部位までの間の前記冷却水通路
に配されて、前記冷却水通路を開閉可能に設けられ、前
記エンジンより流出した冷却水の温度が所定温度以上の
時に開弁するサーモスタット、および前記冷却水流入路
に配されて、前記サーモスタットの作動に関連して前記
冷却水流入路の開口割合を可変する弁体から成る流量制
御弁とを備えたことを技術的手段とする。

【０００９】請求項６では、請求項５に記載された車両
用暖房装置の温水回路において、前記弁体は、前記冷却
水流入路を閉じた状態で所定量の流体を流すことのでき
るオリフィスが設けられたことを特徴とする。請求項７
では、請求項６に記載された車両用暖房装置の温水回路
において、前記弁体は、前記サーモスタットとの間に所
定の間隔をおいて配され、前記サーモスタットの作動途
中から、前記サーモスタットによって前記オリフィスが
閉塞された状態で前記サーモスタットと連動することを
特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１に示す流量制御弁は、流体通路を流れ
る流体の温度変化によってサーモスタットの感温作動部
材が作動し、この感温作動部材の作動に伴って流体通路
の開閉が行われる。また、感温作動部材と連結されて感
温作動部材の作動に関連する弁体により、流体通路から
分岐する分岐通路の開口割合を可変することで、流体通
路から分岐通路へ流れる流体流量を制御することができ
る。

【００１１】請求項２に示す流量制御弁は、流体通路を
流れる流体の温度変化によってサーモスタットの感温作
動部材が作動し、この感温作動部材の作動に伴って流体
通路の開閉が行われる。また、感温作動部材と別体で設
けられて感温作動部材の作動に関連する弁体により、流
体通路から分岐する分岐通路の開口割合を可変すること
で、流体通路から分岐通路へ流れる流体流量を制御する
ことができる。

【００１２】請求項５に示す車両用暖房装置の温水回路
は、エンジンより流出する冷却水の温度が所定温度以上
の時に、冷却水通路に配されたサーモスタットが開弁す
ることにより、冷却水通路を通ってエンジンよりヒータ
コアへ冷却水が流れる。また、サーモスタットの作動に
関連する弁体が冷却水流入路の開口割合を可変すること
により、保温タンクへ流れる冷却水流量、即ち保温タン
クより冷却水流出路を通ってヒータコアへ供給される冷
却水流量を制御することができる。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の流量制御弁を車両用暖房装置
の温水回路に適用した場合の一実施例を図１ないし図６
に基づいて説明する。図１は車両用暖房装置の温水回路
図である。本実施例の車両用暖房装置は、エンジン１の
冷却水回路（図示しない）と連絡された温水回路２を備
える。

【００１４】温水回路２は、温水式のヒータコア３、冷
却水を保温するための保温タンク４、および回路制御弁
５（本発明の流量制御弁）を備え、それぞれ図１に示す
ように温水配管６によって接続されている。ヒータコア
３は、車室内に送風空気を導くダクト（図示しない）内
に配されて、このダクト内を流れる空気を冷却水との熱
交換によって加熱する暖房用熱交換器である。

【００１５】保温タンク４は、内部に貯溜した冷却水を
長時間保温することができるもので、例えば、外気温０
℃の時に、水温８５℃の冷却水を１２時間経過後に水温
７８℃まで保温可能な保温性能を備える。この保温タン
ク４には、保温タンク４内の底部寄りに開口する流入用
パイプ４ａと、保温タンク４内の上部寄りに開口する流
出用パイプ４ｂとが設けられている。

【００１６】回路制御弁５は、温水回路２のヒータコア
３より上流に配置され、回路制御弁５に流入する冷却水
の温度（以下冷却水温と言う）に応じて、ヒータコア３
へ供給される冷却水流量を調節するものである。この回
路制御弁５は、第１ケース７と第２ケース８とから成る
ケース本体、このケース本体に収納されるサーモスタッ
ト９、およびサーモスタット９の作動に連動する弁体１
０等より構成される。

【００１７】第１ケース７は、温水配管６を介してエン
ジン１と連絡される第１流入口７ａ、および温水配管６
を介して保温タンク４の流入用パイプ４ａと連絡される
第１流出口７ｂが形成されるとともに、第１流入口７ａ
と第１流出口７ｂとの間に、上記弁体１０が着座（当
接）するための弁台座７ｃが設けられている。以下、こ
の弁台座７ｃの内周に形成される開口部を第１通過口と
呼ぶ。なお、本発明の分岐通路は、第１通過口から第１
流出口７ｂへ通じる流路によって形成される。

【００１８】第２ケース８は、温水配管６を介して保温
タンク４の流出用パイプ４ｂと連絡される第２流入口８
ａ、および温水配管６を介してヒータコア３と連絡され
る第２流出口８ｂが形成されている。第１ケース７と第
２ケース８とは、パッキン１１を介してボルト１２によ
り連結固定されている。

【００１９】サーモスタット９は、第１流入口７ａから
第２流出口８ｂへ通じるケース本体内の流路を開閉する
開閉手段で、外容器１３、ワックスボックス１４、シャ
フト１５、スプリング１６等より構成されている。外容
器１３は、図４にも示すように、外周にフランジ部１３
ａが設けられて、このフランジ部１３ａがパッキン１１
とともに第１ケース７と第２ケース８との間に挟み込ま
れて固定されている。また、外容器１３には、フランジ
部１３ａの第１ケース７側と第２ケース８側の周壁面に
それぞれ複数の開口部１３ｂ、１３ｃが形成されるとと
もに、第１ケース７側の開口部１３ｂと第２ケース８側
の開口部１３ｃとの間の内周側に環状の仕切壁１３ｄが
設けられている。以下、この仕切壁１３ｄの内周に形成
される開口部を第２通過口と呼ぶ。なお、本発明の流体
通路は、第２通過口を通って第１流入口７ａから第２流
出口８ｂへ通じる流路によって形成される。

【００２０】ワックスボックス１４（本発明の感温作動
部材）は、図４に示すように、内部にワックスＷを収納
する円筒状の容器で、その外周には、一定の肉厚で環状
に張り出す膨出部１４ａが設けられている。このワック
スボックス１４は、外容器１３の内部で、膨出部１４ａ
が外容器１３の仕切壁１３ｄより第１ケース７側に位置
するように配されて、外容器１３と膨出部１４ａとの間
に配された円錐形のスプリング１６によって第２ケース
８側へ付勢されている。

【００２１】なお、スプリング１６に付勢されたワック
スボックス１４は、仕切壁１３ｄの内径（第２通過口の
内径）より大径に設けられた膨出部１４ａが仕切壁１３
ｄに当接することで位置決めされる。ワックスＷは、第
１流入口７ａより流入する冷却水温度が或る温度（本実
施例では４０℃）で液相となり、固相から液相への相変
化に伴う体積膨脹を生じる。また冷却水温が４０℃以上
では、温度上昇に応じて体積膨脹を生じる。

【００２２】シャフト１５は、一端（図４の右端）が外
容器１３の第２ケース８側先端部に固定されて、他端が
ワックスボックス１４内に挿入されている。シャフト１
５の他端には、ワックスボックス１４内の底部側（図４
の左側）にワックスＷを封じ込めるプレート１７が設け
られている。なお、ワックスボックス１４は、外容器１
３に固定されたシャフト１５に対して摺動可能に設けら
れている。従って、ワックスボックス１４は、プレート
１７によって封じ込められたワックスＷの体積変化に伴
ってシャフト１５との相対位置が変化する。

【００２３】このサーモスタット９は、ワックスＷが固
相状態の時に、ワックスボックス１４の膨出部１４ａが
外容器１３の仕切壁１３ｄに当接することで第２通過口
を閉塞する（サーモスタット９が閉じる）。そして、冷
却水温の上昇に伴ってワックスＷが固相状態から液相状
態に変化し、ワックスＷの体積が膨脹すると、その膨脹
力がスプリング１６の付勢力に打ち勝つことで、ワック
スボックス１４自身が外容器１３内を図１の左側へ移動
する。

【００２４】この結果、ワックスボックス１４の膨出部
１４ａが外容器１３の仕切壁１３ｄより離れて第２通過
口を開く（サーモスタット９が開く）。この第２通過口
が開くと、外容器１３に形成された第１ケース７側の開
口部１３ｂと第２ケース８側の開口部１３ｃとが連通す
ることから、第１流入口７ａより第１ケース７内に流入
した冷却水が、開口部１３ｂ→第２通過口→開口部１３
ｃの順に外容器１３の内部を流れて、第２ケース８側へ
流れることが可能となる。

【００２５】弁体１０は、第１ケース７に設けられた弁
台座７ｃとの間で弁機構を構成するもので、弁台座７ｃ
の内径（第１通過口の内径）より若干小径で所定の長さ
を有する径小部１０ａと、弁台座７ｃの内径より大径に
設けられた径大部１０ｂとを有し、その径大部１０ｂか
ら径小部１０ａにかけて、図２に示すように、外周の一
部に溝１０ｃ（本発明のオリフィスに相当する）が形成
されている。この弁体１０は、径小部１０ａがサーモス
タット９側に位置して、ワックスボックス１４の移動と
連動できるように連結棒１８によってワックスボックス
１４の底部に連結されている。

【００２６】弁体１０と弁台座７ｃとの位置関係は、サ
ーモスタット９が閉じた状態の時（ワックスＷが固相状
態の時）に、径大部１０ｂが弁台座７ｃの第１流出口７
ｂ側に当接して第１通過口を閉塞するように設けられて
いる（図１および図４に示す状態）。なお、この時で
も、弁体１０に形成された溝１０ｃを介して第１流入口
７ａ側と第１流出口７ｂ側とが連通されており、第１流
入口７ａより流入した冷却水が、弁体１０の溝１０ｃを
通って第１流入口７ａ側から第１流出口７ｂ側へ流れる
ことができる。但し、溝１０ｃを通過する冷却水流量
は、約０．５リットル／分である。

【００２７】また、弁体１０は、径小部１０ａが弁体１
０の移動方向（図１の左右方向）に所定の長さを有する
ことから、ワックスＷの膨脹によってワックスボックス
１４が移動しても、径小部１０ａの端面が弁台座７ｃを
通過するまでは、弁台座７ｃと径小部１０ａとの間の隙
間が微小であることから、第１通過口を流れる冷却水流
量は微少（溝１０ｃのみを通って流れる冷却水流量より
は若干多い程度）である（図５参照）。その後、さらに
ワックスボックス１４が移動して、第１通過口の開口割
合が大きくなると、その開口割合に応じて第１通過口を
通過する冷却水流量が増加する（図６参照）。

【００２８】この弁体１０のリフト量と冷却水温との関
係を図３に示す。弁体１０は、ワックスＷの相変化によ
る体積膨脹に伴ってリフト（弁体１０の径大部１０ｂが
弁台座７ｃから離れること）し始め、ワックスＷが液相
となる約４０℃で、径小部１０ａの端面が弁台座７ｃま
で達するリフト量ａ（図１参照）が得られる。その後、
冷却水温の上昇に伴ってリフト量が大きくなる。

【００２９】次に、本実施例の作動を説明する。温水配
管６を通ってエンジン１より回路制御弁５へ導かれた冷
却水は、回路制御弁５の第１流入口７ａより第１ケース
７内へ流入する。この時、冷却水温が４０℃以下（０〜
４０℃）では、ワックスＷが固相状態を維持するため、
サーモスタット９は閉状態となる。一方、弁体１０は、
サーモスタット９が閉状態であることから、弁台座７ｃ
からリフトすることはなく、第１通過口は閉じられてい
る（図４参照）。

【００３０】従って、第１流入口７ａより流入した冷却
水は、第１流入口７ａ側から弁体１０に形成された溝１
０ｃを通過して第１流出口７ｂ側へ流れた後、温水配管
６および保温タンク４の流入用パイプ４ａを通って保温
タンク４内へ流入する。これにより、保温タンク４内に
貯溜されていた高温の冷却水が押し出されて、流出用パ
イプ４ｂおよび温水配管６を通って第２流入口８ａより
第２ケース８内に流入し、さらに第２流出口８ｂより温
水配管６を通ってヒータコア３へ供給される。この結
果、ヒータコア３で高温の冷却水との熱交換によってダ
クト内を流れる空気が加熱されて即効暖房を行うことが
できる。

【００３１】その後、冷却水温が４０℃を超えると、ワ
ックスＷが固相から液相へ変化することによってワック
スＷが膨脹し、それに伴ってワックスボックス１４の膨
出部１４ａと外容器１３の仕切壁１３ｄとの間が開いて
第２通過口が開口する。また、弁体１０は、ワックスＷ
の膨脹に伴うワックスボックス１４の移動によってリフ
トするが、冷却水温が約８０℃以下では、第１通過口の
開口割合は小さい（図５参照）。

【００３２】従って、第１流入口７ａより流入した冷却
水の大部分は、保温タンク４へ流入することなく、その
ままサーモスタット９の第２通過口を通って直接ヒータ
コア３へ供給され、残りの微少流量が、第１通過口を通
って保温タンク４へ導かれる。この結果、ヒータコア３
には、エンジン１から回路制御弁５を経て導かれた冷却
水（水温４０〜８０℃）と、保温タンク４に貯溜されて
いた高温の冷却水とが供給されて通常の暖房運転を行う
ことができる。

【００３３】さらに冷却水温が８０℃を超えると、ワッ
クスＷの膨脹に伴ってサーモスタット９の第２通過口の
開口割合が大きくなるとともに、弁体１０のリフト量も
大きくなって、第１通過口の開口割合も大きくなる（図
６参照）。これにより、高温の冷却水がヒータコア３に
供給されて暖房運転を行うことができる。また、第１通
過口を通って保温タンク４に導かれる冷却水流量が増加
することから、保温タンク４に高温の冷却水を貯溜して
蓄熱することができる。

【００３４】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
７〜図９は回路制御弁５の断面図である。本実施例の回
路制御弁５は、ケース本体１９、サーモスタット９、可
動弁２０、スプリング２１等より構成される。ケース本
体１９は、エンジン冷却水が流入する第１流入口１９
ａ、保温タンク４（図１参照）の流入用パイプ４ａと連
絡された第１流出口１９ｂ、保温タンク４の流出用パイ
プ４ｂと連絡された第２流入口１９ｃ、およびヒータコ
ア３と連絡された第２流出口１９ｄを有する。また、ケ
ース本体１９の内部には、可動弁２０との間で弁機構を
構成するケース座１９ｅが設けられている。

【００３５】サーモスタット９は、ケース本体１９に固
定された外容器１３、この外容器１３内に配されたワッ
クスボックス１４、このワックスボックス１４を付勢す
るスプリング１６、外容器１３の底部側（図７の左側）
でワックスボックス１４に固定された台座２２、この台
座２２とともにワックスボックス１４に固定された作動
棒２３等を備える。このサーモスタット９の作動は、第
１実施例の場合と同様に、ワックスボックス１４に収納
されたワックス（図示しない）が体積変化を生じること
により、外容器１３に固定されたシャフト１５に対して
ワックスボックス１４自身が図７の左右方向に移動し
て、サーモスタット９の第２通過口を開閉する。

【００３６】可動弁２０（本発明の弁体１０）は、作動
棒２３に移動可能な状態で嵌め合わされて、スプリング
２１によってサーモスタット９側へ付勢されている。可
動弁２０には、ケース座１９ｅに当接することでケース
座１９ｅの内周に形成される第１通過口を閉塞する弁部
２０ａが設けられるとともに、サーモスタット９の台座
２２と対向する位置に台座受け２４が取り付けられてい
る。また、弁部２０ａには、第１実施例と同様に溝２０
ｂ（本発明のオリフィスに相当する）が形成されてお
り、弁部２０ａがケース座１９ｅに当接して第１通過口
を閉塞した状態でも、溝２０ｂを通って冷却水が流れる
ことができる。

【００３７】次に、本実施例の作動を説明する。冷却水
温が４０℃以下（０〜４０℃）では、サーモスタット９
が閉状態となるため、可動弁２０はスプリング２１に付
勢されて第１通過口を閉塞した状態を保つ（図７参
照）。従って、第１流入口１９ａより流入した冷却水
は、弁部２０ａに形成された溝２０ｂを通って第２流出
口１９ｄより流出した後、保温タンク４に導かれる。こ
の結果、保温タンク４に貯溜されていた高温の冷却水が
ヒータコア３へ供給されて即効暖房が行われる。

【００３８】冷却水温が４０℃以上（４０〜８０℃）で
は、その冷却水温に応じてワックスボックス１４が移動
してサーモスタット９の第２通過口を開口する。また、
ワックスボックス１４の移動に伴って、ワックスボック
ス１４に固定された台座２２が可動弁２０の台座受け２
４を押圧する。この押圧力がスプリング２１の付勢力よ
り大きくなると、可動弁２０が移動して第１通過口が開
口する（図８参照）。この時、第１通過口の開口割合が
小さいことから、第１通過口を通過して保温タンク４に
導かれる冷却水流量は微少であり、第１流入口１９ａよ
り流入した冷却水の大部分は、サーモスタット９の第２
通過口を通ってヒータコア３へ供給される。

【００３９】さらに冷却水温が８０℃以上に上昇する
と、ワックスボックス１４の移動に伴って第２通過口お
よび第１通過口の開口割合が共に大きくなる（図９参
照）。これにより、ヒータコア３にエンジン１より流出
した高温の冷却水を大量に供給することができるととも
に、保温タンク４に高温の冷却水を貯溜して蓄熱するこ
ともできる。

【００４０】次に、本発明の第３実施例を説明する。図
１０は保温タンクおよび回路制御弁の断面図、図１１は
車両用暖房装置に用いられる温水回路の模式図である。
なお、部品に付す番号は、第１実施例および第２実施例
と共通ではない。本実施例の温水回路１は、図１１に示
すように、温水式のヒータコア２、高温の冷却水を保温
する保温タンク３、および回路制御弁４（本発明の流量
制御弁）を備え、温水配管５によりエンジン６と接続さ
れている。ヒータコア２は、車室内に送風空気を導くダ
クト（図示しない）内に配されて、ヒータコア２を通過
する空気とヒータコア２の内部を流れる高温の冷却水と
の熱交換を行うことで、通過する空気を加熱する。

【００４１】保温タンク３は、内部に所定量（例えば３
リットル）の冷却水を貯留して長時間保温することがで
きる。この保温タンク３は、図１０に示すように、タン
ク底部に回路制御弁４との連絡口３ａが設けられて、そ
の連絡口３ａに回路制御弁４の接続ポート４０がＯリン
グ７を介して液密に挿入される。保温タンク３の内部に
は、保温タンク３内に貯留した高温の冷却水を流出させ
るための流出パイプ８が設けられている。この流出パイ
プ８は、保温タンク３内の上下方向に延びて配されて、
上端が保温タンク３内の上部に開口し、下端が接続ポー
ト４０内に形成される第２接続口４０ｂに接続されてい
る。

【００４２】また、流出パイプ８には、その下端部の外
周に冷温水混合防止板８ａが突設されている。この冷温
水混合防止板８ａは、接続ポート４０内に形成される第
１接続口４０ａと対向する位置に設けられて、第１接続
口４０ａより流入した低温の冷却水と保温タンク３内に
貯留されている高温の冷却水との混合を防止する。

【００４３】回路制御弁４は、図１０に示すように、バ
ブルボディ９、バブルケース１０、バブルケース１１、
サーモスタット１２、オリフィス弁１３、スプリング１
４等より構成されて、第１接続口４０ａを介して保温タ
ンク３に通じる流路Ａと、保温タンク３を迂回する流路
Ｂとが形成されている。

【００４４】バルブボディ９には、冷却水が流入する流
入ポート４１、冷却水が流出する流出ポート４２、上記
の接続ポート４０が設けられるとともに、流入ポート４
１に通じる中空円筒状の連通室４３が形成されている。
そして、この連通室４３の上端開口部には、全周に渡っ
て内周側へ張り出された弁台座４４が形成されている。
なお、接続ポート４０は、その内部が流路Ａに通じる第
１接続口４０ａと、流路Ｂに通じる第２接続口４０ｂと
に分割されている。

【００４５】バルブケース１０は、バルブボディ９との
間にＯリング１５を介して液密に組付けられて、バルブ
ボディ９と共に前述の流路Ａを形成し、図示しないボル
トによりバルブボディ９と連結固定されている。バルブ
ケース１０の内部には、オリフィス弁１３の作動を案内
する支柱１０ａが設けられている。この支柱１０ａは、
弁台座４４の内径中心を通る軸線上に位置し、バルブケ
ース１０の上端内壁面から弁台座４４の内径中心へ向か
って棒状に突設されている。

【００４６】バルブケース１１は、バルブボディ９との
間にサーモスタット１２の外周に設けられたフランジ部
１７ａ（図１４参照）を挟み込んだ状態でＯリング１６
を介して液密に組付けられて、バルブボディ９と共に前
述の流路Ｂを形成し、図示しないボルトによりバルブボ
ディ９と連結固定されている。

【００４７】サーモスタット１２は、周知の構造を成す
もので、図１４および図１５に示すように、前述のフラ
ンジ部１７ａを有するケーシング１７、このケーシング
１７内で変位可能に配されたワックスボックス１８、一
端がケーシング１７に固定されて、他端がワックスボッ
クス１８内に挿入されたシャフト１９、ワックスボック
ス１８を付勢するスプリング２０等より構成されてい
る。

【００４８】このサーモスタット１２は、ワックスボッ
クス１８に収納されたワックス（図示しない）の体積変
化に伴ってワックスボックス１８自身が変位すること
で、ケーシング１７に形成された開口部１７ｂを開閉す
る。具体的には、サーモスタット１２の周囲を流れる冷
却水の温度が低いと（例えば４０℃未満）、ワックスボ
ックス１８に収納されたワックスが固相状態を維持する
ことにより、ワックスボックス１８は変位することなく
静止状態を保つ。

【００４９】但し、静止状態とは、ワックスボックス１
８がスプリング２０に付勢されて、ワックスボックス１
８の頭部外周に設けられたスプリング受部２１がケーシ
ング１７の開口部周縁に当接して開口部１７ｂを閉じた
状態（図１０に示す状態）を言う。以後、この開口部１
７ｂが閉じることを「サーモスタット１２が閉じる（閉
弁）」と言う。なお、このサーモスタット１２が閉じた
状態では、ワックスボックス１８の先端面（図１０の上
端面）がケーシング１７から突出することはなく、ワッ
クスボックス１８全体がケーシング１７内に収まってい
る。

【００５０】また、サーモスタット１２の周囲を流れる
冷却水の温度が高くなると（例えば４０℃以上）、ワッ
クスボックス１８に収納されたワックスが固相から液相
へ変化し、その相変化に伴って体積膨脹を生じる。この
ワックスの体積膨脹が、ワックスボックス１８内でシャ
フト１９の端部に設けられたプレート（図示しない）に
作用することにより、シャフト１９に対して摺動自在に
設けられたワックスボックス１８自体がスプリング２０
の付勢力に抗して図示上方へ変位する（以後、リフトす
ると言う）。

【００５１】そして、このワックスボックス１８がリフ
トすることにより、スプリング受部２１が開口部周縁よ
り離れて開口部１７ｂを開く。以後、この開口部１７ｂ
が開くことを「サーモスタット１２が開く（開弁）」と
言う。なお、このサーモスタット１２が開いた状態で
は、ワックスの体積膨脹に応じて、即ちワックスボック
ス１８のリフト量に応じて、ワックスボックス１８の先
端側がケーシング１７より図示上方へ突出する。

【００５２】オリフィス弁１３は、平面形状が弁台座４
４の内周径より大きな外径を有する円形状を呈し、その
径方向の中央部を貫通して、先端側にオリフィス１３
ａ、後端側にオリフィス１３ａより大径でバルブケース
１０の支柱１０ａに嵌め合される嵌合孔１３ｂが形成さ
れている。但し、嵌合孔１３ｂは、その内径が支柱１０
ａの外径より大きく、嵌合孔１３ｂと支柱１０ａとの間
に形成される隙間がオリフィス１３ａの通路断面積（Ｓ
mm² ）より大きくなるように設けられている。また、こ
のオリフィス弁１３には、オリフィス１３ａが形成され
た先端側外周に、ゴム等の弾性材で形成された環状のシ
ール材２２が嵌め合わされている。

【００５３】このオリフィス弁１３は、バルブケース１
０の支柱１０ａに嵌合孔１３ｂを嵌め合わせた状態で、
バルブケース１０とオリフィス弁１３との間に配された
スプリング１４によって図示下方へ付勢され、先端側外
周に装着されたシール材２２がバルブボディ９の弁台座
４４に押圧されて連通室４３の上端開口部（弁台座４４
の内周に形成される開口部）を閉塞している（図１０に
示す状態）。但し、オリフィス弁１３は、嵌合孔１３ｂ
が支柱１０ａに対して余裕を持って嵌め合わされること
で、支柱１０ａに沿って図示（図１０）上下方向に変位
可能、つまり支柱１０ａを案内軸として変位可能に設け
られている。

【００５４】また、このオリフィス弁１３は、オリフィ
ス１３ａが開口する先端面がサーモスタット１２のワッ
クスボックス１８の先端面と対向して配されており、サ
ーモスタット１２が開いた場合、即ちワックスボックス
１８が図示上方へリフトした場合は、そのワックスボッ
クス１８の先端面がオリフィス弁１３の先端面に当接す
ることでオリフィス１３ａが閉塞される。その後、さら
にワックスボックス１８がリフトすると、オリフィス弁
１３は、オリフィス１３ａが閉塞された状態のまま、ス
プリング１４の付勢力に抗して図示上方へ押し上げられ
る（以下リフトすると言う）。

【００５５】この結果、それまで弁台座４４に押しつけ
られていたオリフィス弁１３のシール材２２が弁台座４
４より離れることで、連通室４３の上端開口部が開口す
ることになる。以後、オリフィス弁１３のリフトに伴っ
て連通室４３の上端開口部が開口することを「オリフィ
ス弁１３が開く（開弁）」と言い、オリフィス弁１３が
スプリング１４に付勢されて連通室４３の開口部を閉じ
ることを「オリフィス弁１３が閉じる（閉弁）」と言
う。

【００５６】次に、本実施例の作動を図１２に示すタイ
ムチャートに基づいて説明する。なお、図１２に示すタ
イムチャートは、回路制御弁４の流入ポート４１より流
入する冷却水の温度（入口水温ｔ1 ）と流出ポート４２
より流出する冷却水の温度（出口水温ｔ2 ）との時間経
過に伴う変化を示すグラフ（ａ）、およびサーモスタッ
ト１２の開口面積とオリフィス弁１３の開口面積の時間
経過に伴う変化を示すグラフ（ｂ）である。但し、図１
２（ｂ）の縦軸に記した記号Ｓは、オリフィス１３ａの
通路断面積である。

【００５７】ａ）エンジン始動時は、冷却水が低温（４
０℃未満）であることから、サーモスタット１２は閉弁
している。このサーモスタット１２が閉弁していること
で、オリフィス弁１３は、スプリング１４の付勢力を受
けて連通室４３の上端開口部を閉じている（図１０に示
す状態）。この時、オリフィス弁１３は、弁台座４４に
当接するシール材２２が弾性を有することから、スプリ
ング１４の付勢力によりシール材２２が弁台座４４に押
圧されて密着することで、弁台座４４とシール材２２と
の間のシール性を高めることができる。

【００５８】これにより、流入ポート４１より連通室４
３へ流入した冷却水（低温）は、オリフィス弁１３のオ
リフィス１３ａおよび嵌合孔１３ｂと支柱１０ａとの隙
間を通り抜けて流路Ａを流れ、第１接続口４０ａより保
温タンク３内へ流入する。この保温タンク３内へ冷却水
が流入することで、それまで保温タンク３内に貯留され
ていた高温の冷却水が流出パイプ８を通って押し出され
ることになる。但し、第１接続口４０ａより保温タンク
３内へ流入する冷却水は、第１接続口４０ａと対向して
設けられた冷温水混合防止板８ａによって保温タンク３
内に貯留されている高温の冷却水との混合が防止され
て、保温タンク３内の底部に溜まる。これにより、流出
パイプ８を通って流出する冷却水の温度低下を防止する
ことができる。

【００５９】流出パイプ８を通って保温タンク３より押
し出された冷却水は、第２接続口４０ｂを通って流路Ｂ
を流れ、流出ポート４２より流出してヒータコア２へ供
給される。この結果、ヒータコア２を通過する空気がヒ
ータコア２の内部を流れる高温の冷却水との熱交換によ
り加熱されて車室内へ送られることにより、車室内への
温風吹出が可能となる。この作動を即効ヒータモードと
言う。

【００６０】この即効ヒータモードでは、オリフィス弁
１３のオリフィス１３ａを通って流れる冷却水流量だけ
保温タンク３内の高温の冷却水をヒータコア２へ供給す
ることができる。言い換えれば、ヒータコア２を流れる
冷却水流量は、オリフィス弁１３のオリフィス径に左右
される。

【００６１】そこで、即効ヒータモードを行う場合のオ
リフィス径の最適値を検討した。一般に、人間の温熱感
では、４５℃以上の吹出温度があると温かいと感じるこ
とができる。エンジン始動後、ヒータコア２へ供給され
る冷却水が、４５℃の吹出温度を可能とする水温となる
までに約３分かかる。従って、約３分間は、保温タンク
３に貯留しておいた高温の冷却水によって４５℃の吹出
温度を確保したい。保温タンク３の内容量を３リットル
とした場合、最高で毎分１リットルの冷却水流量をヒー
タコア２へ流すことができる。

【００６２】そこで、図１３に示すように、エンジン６
のアイドリング時（ポンプ圧ΔＰ＝０．１０８ｂａｒ）
において、毎分１リットルの冷却水流量を流すことので
きるオリフィス径（オリフィス穴面積）を求めた。な
お、車両走行時には、エンジン６により駆動されるポン
プ（図示しない）の回転数が上昇することからポンプ圧
ΔＰが高くなり（アイドリング時と比べて）、ヒータコ
ア２へ供給される冷却水流量が多くなるため、保温タン
ク３内の冷却水（当初保温されていた高温の冷却水）が
なくなる時間も短くなる。しかし、車両走行時は冷却水
の温度上昇によって４５℃の吹出温度を可能とする水温
となるまでの時間が短縮されることから、アイドリング
時と同一のオリフィス径で問題はない。

【００６３】ｂ）エンジン始動後、エンジン６の暖機と
ともに冷却水温が上昇し、流入ポート４１より連通室４
３へ流入する冷却水の温度が４０℃に達すると、ワック
スボックス１８がリフトしてサーモスタット１２が開弁
する。そして、ワックスボックス１８の先端面がオリフ
ィス弁１３の先端面に当接してオリフィス１３ａを塞ぐ
ことにより、流入ポート４１より連通室４３へ流入した
冷却水は、図１４に示すように、保温タンク３へ流れる
ことはなく、サーモスタット１２の開口部を通って流路
Ｂを流れ、流出ポート４２より流出してヒータコア２へ
供給される。この作動を温水バイパスモードと言う。

【００６４】このように、温水バイパスモードでは、ワ
ックスボックス１８によってオリフィス１３ａが閉塞さ
れることから、水温４０℃未満の冷たい冷却水はすべて
保温タンク３内に貯留されてヒータコア２へ供給される
ことがない。このため、即効ヒータモード後に吹出温度
が急激に低下することはなく、所望の暖房効果を得るこ
とができる。

【００６５】ｃ）その後、冷却水温の上昇と共にワック
スボックス１８のリフト量が大きくなると、ワックスボ
ックス１８によりオリフィス１３ａが閉じられた状態の
ままオリフィス弁１３が持ち上げられることで、オリフ
ィス弁１３が開弁する。即ち、オリフィス弁１３に装着
されたシール材２２が弁台座４４より離れて連通室４３
の上端開口部が開かれる。ワックスボックス１８のリフ
ト量は、流入ポート４１より連通室４３へ流入する冷却
水の温度が約８０℃まで上昇した時に最大となり、オリ
フィス弁１３のリフト量も最大となる。即ち、サーモス
タット１２の開口度合い（ケーシング開口部１７ｂの開
口面積）、およびオリフィス弁１３の開口度合い（弁台
座４４内周の開口面積）が共に最大となる（図１２参
照）。

【００６６】これにより、流入ポート４１より連通室４
３へ流入した冷却水は、図１５に示すように、流路Ｂを
流れてヒータコア２へ供給されると共に、流路Ａを流れ
て保温タンク３内へも流れ込み、保温タンク３より押し
出された冷却水が流路Ｂの流れと合流してヒータコア２
へ供給される。この結果、高温の冷却水がヒータコア２
へ供給されるとともに、保温タンク３内にも貯留される
ことになる。以後、この作動を蓄熱モードと言う。

【００６７】なお、この蓄熱モードでは、冷却水温が約
８０℃に達してから２分以内に保温タンク３を水温８０
℃以上の冷却水で満水にしたいという狙いがある。これ
は、車両による通勤時間を最短約１０分と考えた場合、
上述の即効ヒータモード、温水バイパスモード、蓄熱モ
ードの一連のモード変化を１０分で終了する必要があ
り、エンジン始動後、冷却水温が０℃から８０℃となる
までに約８分かかるためである。従って、次回の即効ヒ
ータモードに備えるためには、冷却水温が約８０℃に達
してから残り２分以内に保温タンク３内を水温８０℃以
上の冷却水で満水にする必要がある（図１６参照）。

【００６８】保温タンク３内を満水にする時間は、流路
Ａを流れる冷却水流量、即ちオリフィス弁１３の開口度
合いに左右される。そのオリフィス弁１３は、ワックス
ボックス１８がリフトしてオリフィス弁１３の先端面に
当接した後、ワックスボックス１８と連動してリフトす
る。従って、保温タンク３内を満水にする時間を短縮す
るためには、オリフィス弁１３を早期に全開させて流路
Ａを流れる冷却水流量を増加させれば良い。

【００６９】そこで、オリフィス弁１３のリフト開始時
期を早めるために、ワックスボックス１８と対向するオ
リフィス弁１３の先端側をワックスボックス１８側へ延
ばしてワックスボックス１８との間隔を小さくするかさ
上げ部１３ｃを設けた（図１８参照）。そして、図１７
に示すように、保温タンク３内を２分以内で満水にする
ことのできるかさ上げ部１３ｃの長さ、即ちかさ上げ量
Ｌの最適値を求めた。具体的には、アイドリング時、即
ちポンプ圧ΔＰが低い時（ΔＰ＝０．１０８ｂａｒ）
は、保温タンク３に通じる流路Ａの通路内径をφＡ＝８
からφＡ＝１０．２へ拡大することで、保温タンク３内
を２分以内で満水にすることのできるかさ上げ量Ｌの最
適値（矢印で示す値）を求めることができる。

【００７０】また、車両走行時（例えば４０ｋｍ／
ｈ）、即ちポンプ圧ΔＰが高い時（ΔＰ＝０．１８７ｂ
ａｒ）は、流路Ａの通路内径がφＡ＝８でも、保温タン
ク３内を２分以内で満水にすることのできるかさ上げ量
Ｌの最適値（矢印で示す値）を求めることができる。従
って、流路Ａは、その通路内径をφＡ＝１０．２ｍｍ以
上とし、また、流路Ｂは、最大暖房運転を行うために必
要なヒータコア２流量を確保するために、通路内径φＢ
＝９．２ｍｍ以上とした。

【００７１】（本実施例の効果）以上のように、本実施
例の回路制御弁４は、サーモスタット１２とオリフィス
弁１３とを別体としたことにより、現在使用されている
流動品のサーモスタットを一切改良することなく、その
まま使用することができるため、第１実施例および第２
実施例の回路制御弁５と比較してコストダウンを図るこ
とが可能である。また、サーモスタット１２とオリフィ
ス弁１３とを別体としたことで、オリフィス弁１３の位
置管理が容易となり、それに伴って流量制御性の向上
（流量誤差が少ない）を図ることができる。

【００７２】本実施例の回路制御弁４は、オリフィス１
３ａをオリフィス弁１３の径方向中央部に形成し、即効
ヒータモード終了後、サーモスタット１２のワックスボ
ックス１８によってオリフィス１３ａを閉塞する構造と
したことにより、保温タンク３内に溜められたエンジン
始動直後の冷たい冷却水（４０℃未満）がヒータコア２
へ流れるのを防止することができる。その結果、即効ヒ
ータモード終了後の吹出温度の急激な低下を防止するこ
とができる。

【００７３】オリフィス弁１３は、先端外周部に弾性材
より成るシール材２２を装着したことにより、即効ヒー
タモード時におけるオリフィス弁１３のシール性が向上
する。また、オリフィス弁１３は、バルブボディ９に形
成された支柱１０ａに嵌合されて、この支柱１０ａに案
内されてリフトすることができるため、作動時の軸振れ
が防止される。

【００７４】また、サーモスタット１２の作動方向（図
１０の上下方向）に対して、バルブボディ９の両側から
バルブケース１０およびバルブケース１１を組付ける構
造としたことにより組付け性が良い。また、バルブケー
ス１０およびバルブケース１１は、同一の外形状とする
（但し、ケース内側はバルブケース１０に支柱１０ａが
設けられるため異なる）ことで、型の共通化によるコス
トダウンを図ることができる。

【００７５】〔変形例〕第１実施例に示した弁体１０お
よび第２実施例に示した可動弁２０にそれぞれ溝１０
ｃ、２０ｂを形成したが、溝１０ｃ、２０ｂの代わりに
小孔を形成しても良い。

【００７６】

【発明の効果】本発明の流量制御弁は、１つのサーモス
タットと、このサーモスタットの作動に関連する弁体と
により、流体通路の開閉（流量制御）および分岐通路を
流れる流体の流量制御を行うことができるため、コスト
ダウンを図ることができる。また、本発明の車両用暖房
装置の温水回路は、１つのサーモスタットと、このサー
モスタットの作動に関連する弁体とを備えた流量制御弁
で弁機構を構成することができる。このため、従来より
弁機構が簡素化されて、温水回路のコストダウンを図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係わる温水回路の模式図である。

【図２】弁体の斜視図である（第１実施例）。

【図３】冷却水温と弁体のリフト量との関係を示すグラ
フである（第１実施例）。

【図４】第１実施例の作動説明図である。

【図５】第１実施例の作動説明図である。

【図６】第１実施例の作動説明図である。

【図７】第２実施例に係わる回路制御弁の断面図であ
る。

【図８】第２実施例の作動説明図である。

【図９】第２実施例の作動説明図である。

【図１０】第３実施例に係わる保温タンクおよび回路制
御弁の断面図である。

【図１１】第３実施例に係わる温水回路の模式図（即効
ヒータモード時）である。

【図１２】第３実施例の作動に係わるタイムチャートで
ある。

【図１３】オリフィス径とヒータコア流量との関係を示
すグラフである（第３実施例）。

【図１４】温水バイパスモード時の回路制御弁の断面図
である（第３実施例）。

【図１５】蓄熱モード時の回路制御弁の断面図である
（第３実施例）。

【図１６】冷却水温の立ち上がりを示すグラフである
（第３実施例）。

【図１７】オリフィス弁のかさ上げ量を求めるグラフで
ある（第３実施例）。

【図１８】かさ上げ部を設けたオリフィス弁の断面図で
ある（第３実施例）。

【符号の説明】

（第１実施例および第２実施例） １ エンジン ２ 温水回路 ３ ヒータコア ４ 保温タンク ５ 回路制御弁（流量制御弁） ９ サーモスタット １０ 弁体 １０ｃ 溝（オリフィス） １４ ワックスボックス（感温作動部材） ２０ 可動弁（弁体） ２０ｂ 溝（オリフィス） （第３実施例） １ 温水回路 ２ ヒータコア ３ 保温タンク ４ 回路制御弁（流量制御弁） ６ エンジン １２ サーモスタット １３ オリフィス弁（弁体） １３ａ オリフィス １８ ワックスボックス（感温作動部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 敏夫 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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分岐通路を有する流体通路に配されて、こ
   の流体通路を流れる流体の温度変化によって作動する感
   温作動部材を有し、この感温作動部材の作動に伴って前
   記流体通路を開閉可能に設けられたサーモスタットと、 前記感温作動部材と連結されて、前記感温作動部材の作
   動に関連して前記分岐通路の開口割合を可変する弁体と
   を備えた流量制御弁。
2. 【請求項２】分岐通路を有する流体通路に配されて、こ
   の流体通路を流れる流体の温度変化によって作動する感
   温作動部材を有し、この感温作動部材の作動に伴って前
   記流体通路を開閉可能に設けられたサーモスタットと、 前記感温作動部材と別体で設けられて、前記感温作動部
   材の作動に関連して前記分岐通路の開口割合を可変する
   弁体とを備えた流量制御弁。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載された流量制御弁
   において、 前記弁体は、前記分岐通路を閉じた状態で所定量の流体
   を流すことのできるオリフィスが設けられたことを特徴
   とする流量制御弁。
4. 【請求項４】請求項３に記載された流量制御弁におい
   て、 前記弁体は、前記感温作動部材との間に所定の間隔をお
   いて配され、前記感温作動部材の作動途中から、前記感
   温作動部材によって前記オリフィスが閉塞された状態で
   前記感温作動部材と連動することを特徴とする流量制御
   弁。
5. 【請求項５】ａ）エンジン冷却水との熱交換によって車
   室内へ送風される空気を加熱するヒータコアと、 ｂ）内部に貯留した冷却水を長時間保温することのでき
   る保温タンクと、 ｃ）前記エンジンより流出した冷却水を前記保温タンク
   を迂回して前記ヒータコアへ導く冷却水通路と、 ｄ）この冷却水通路より前記保温タンクへ冷却水を導く
   冷却水流入路と、 ｅ）前記保温タンクより前記冷却水通路へ冷却水を導く
   冷却水流出路と、 ｆ）前記冷却水流入路との接続部位から前記冷却水流出
   路との接続部位までの間の前記冷却水通路に配されて、
   前記冷却水通路を開閉可能に設けられ、前記エンジンよ
   り流出した冷却水の温度が所定温度以上の時に開弁する
   サーモスタット、および前記冷却水流入路に配されて、
   前記サーモスタットの作動に関連して前記冷却水流入路
   の開口割合を可変する弁体から成る流量制御弁とを備え
   た車両用暖房装置の温水回路。
6. 【請求項６】請求項５に記載された車両用暖房装置の温
   水回路において、 前記弁体は、前記冷却水流入路を閉じた状態で所定量の
   流体を流すことのできるオリフィスが設けられたことを
   特徴とする車両用暖房装置の温水回路。
7. 【請求項７】請求項６に記載された車両用暖房装置の温
   水回路において、 前記弁体は、前記サーモスタットとの間に所定の間隔を
   おいて配され、前記サーモスタットの作動途中から、前
   記サーモスタットによって前記オリフィスが閉塞された
   状態で前記サーモスタットと連動することを特徴とする
   車両用暖房装置の温水回路。