WO2001040687A1

WO2001040687A1 - Valve de regulation de debit

Info

Publication number: WO2001040687A1
Application number: PCT/JP2000/008480
Authority: WO
Inventors: Hiromi Ohta
Original assignee: Denso Corporation
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2001-06-07
Also published as: DE60036860D1; EP1156243A4; EP1156243A1; EP1156243B1; JP2001159471A; DE60036860T2; JP4081946B2

Description

明細書流量調整弁技術分野

本発明は、車両用暖房装置の温水回路に設けられ、温水の流路を切替える流量調整弁に関する。背景技術

従来、車両用暖房装置の温水回路に設けられ、温水の流量を調整する流量調整弁としては、図 12に示すような流量調整弁 50が知られている。弁ハウジング 51には温水入口パイプ 52と温水出口パイプ 53 が形成されており、その内部には弁体 54が納められている。この弁体 54を回動させ、温水回路を開閉することによって、温水出口パイプ 53を介して暖房用熱交換器（ヒータコア）へと送られる温水量を調節する。

温水出口パイプ 53の上流端には弁体 54とのシールを行うためのパッキン 55が設けられており、パッキン 55は板バネ 56で付勢され、弁体 54とは密着されている。弁体 54の当たり面には 2本のリブ 57が形成されており、弁体 54と弁ハゥジング 51との間には隙間 58が形成される。このように、弁体 5 4 と弁ハウジング 51の間に隙間 58を設けることによって、温水中に含まれる異物（エンジン製造時に生じる铸砂など）のかみ込みを防止するとしている。

しかしながら、このような構造の流量調整弁であると、温水出口パイプ 53が全開（図 12 ( b ) における位置から約 90° 弁体が回動した位置）となると、弁ハウジング 51内に温水が滞留し、弁ハウジング 51内部に異物が残留しやすい状態となる。このような状態において、弁体 54を回動させ、流量調整を繰り返して行う間に、弁ハウジング 51と弁体 54との間に異物がかみ込み、弁体 54のロータ面が傷つく可能性があった。弁体 54のロータ面が傷つくと、弁体 54とパツキン 55との間に隙間ができ、シール性が低下してしまうという問題点力あつに。発明の開示

本発明は上記点に鑑みて案出されたもので、温水回路に設けられた流量調整弁において、弁ハウジング内部に流入した異物を排出し、弁体と弁ハウジングとのシール性を維持することを目的とする。上記目的を達成するために、本発明の流量調整弁は、前記バイパス側出口流路の開度最小時、前記制御流路と前記バイパス側出口流路を連通させる連通路を介して、前記入口流路から流入した温水の一部を前記バイパス側出口流路に流入させるようにしたもので、温水中に含まれる異物が弁ハウジング内部に流入したとしても、常に前記バイパス側出口流路へと排出させることができる。その結果、異物による弁体のロータ面の傷の発生を抑制でき、弁体と弁ハウジングとのシール性を維持することができる。

以下、添付図面と本発明の好適な実施形態の記載から、本発明を一層十分に理解できるであろう。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の流量調整弁の要部を示す断面図である。

図 2は、本発明の流量調整弁を適用する温水回路を示すシステム図である。

図 3は、本発明の流量調整弁の上面図である。

図 4は、本発明の流量調整弁の側面図である。図 5は、図 3の A— A線における流量調整弁の断面図である。図 6は、弁ハウジングの内壁面の形状を示す斜視図である。

図 7は、最大暖房時における弁体の位置を示す図 4の B— B線断面図である。

図 8は、非暖房時における弁体の位置を示す図 4の B— B線断面図である。

図 9 ( a ) は、連通路の間隙に応じた弁体の操作力を示すグラフであり、図 9 ( b ) は連通路の間隙に応じた熱交換器への温水漏れ量を示すグラフであり、耐铸砂性を示すものである。

図 10は、連通路の間隙に応じたバイパス回路への温水漏れ量を示すグラフである。

図 11は、本発明の第 2の実施の形態の流量調整弁を示す断面図である。

図 12 ( a ) は、従来技術における弁体の軸方向に平行な面における流量調整弁の断面図であり、図 12 ( b ) は、従来技術における弁体の軸方向に垂直な面における流量調整弁の断面図である。発明を実施するための最良の形態

(第 1 の実施形態）

図 1〜図 10を用いて、本発明を自動車用空調装置の温水式暧房装置に適用した実施の形態について述べる。

図 2において、 1 は自動車走行用の水冷式エンジン（温水源）、 2はエンジン 1 により駆動されるウォータポンプで、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はェンジン 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は本発明である流量調整弁で、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る。冷却水回路には、暖房用熱交換器 3 と並列にバイパス回路 5が設けられており、暖房用熱交換器 3をバイパスして温水が還流可能となっている。

続いて、本発明である流量調整弁 4について詳細に述べる。

6はナイ口ンなどの耐熱性および成形性に優れた樹脂材料にて円柱状形状に成形された弁体である。この弁体 6は、耐熱性および成形性に優れた樹脂からなる略中空筒状の弁ハウジング 7内に回動可能に配置され、収納されている。

弁ハウジング 7の下面には、エンジン 1からの温水が流入する温水入口パイプ 8 (入口側流路）が樹脂にて一体成形されている。また、弁ハウジング 7の周壁面には温水パイプ 8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 の温水出口パイプ 9 (熱交換器側出口流路）、温水入口パイプ 8から流入した温水をバイパス回路 5に向けて流出させる第 2の温水出口パイプ 10 (バイパス側出口流路）が樹脂にて一体成形されている。なお、第 1 の温水出口パイプ 9の上流側部位は弁体 6側に突出した形状を有している。また、第 2の温水入口パイプ 10上流端となる開口部 11は、第 1 の温水出口パイブ 8の軸中心から偏位した位置に形成されている。

円柱状の弁体 6には、上記各パイプ 9 ，10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 12 a ，12 b (図 7， 8参照）が形成されている。 13は弁体 6を回動操作するためのシャフトで，弁体 6に一体に結合されている。このシャフト 13は弁ハウジング 7の上蓋 14の上部に形成された貫通孔 15に嵌合され、上蓋 14から突出するようになつている。シャフト 13の突出端は図示しないレバ一を介してモータなどのァクチユエ一タに連結され、回動操作されるよう構成されている。ここで、シャフト 13の回転駆動は、手動操作にて行つてもよい。貫通孔 15の内周面に沿ってリング状に形成された溝 15 a には O リング 16が配置されており、シールしている。

17は、ニトロブタジエンゴムなどの耐熱性に優れたゴム材料からなる略中空筒状のシール部材であり、その一端 171は第 1 の温水出口パイプ 9の弁体 6側に突出した部位の外周部に密着、嵌合し、シ —ルを行っている。また、シール部材 17の上記嵌合部分の外周部はワイヤによって締め付け固定されている。

一方、シール部材 17の他端 172はシール部材 17の一端 171よりも径方向に広がっている。シール部材 17の他端 172には、内周面からリング状に突出した凸部が形成されており、弁体の制御流路 12 a周囲に沿って密着している。さらに、シール部材 17の他端 172の先端部は、弁体の制御流路 12 a周囲のうち、弁体 6の軸方向のみに沿つて密着している。

また、図に示すように、板パネ 18は、ステンレス等の耐食性金属パネ材料からなる矩形状部材の長手方向両端を曲げ加工したもので

、その中央部には孔部（図示しない）が形成されている。そして、図 1 において、板バネ 18の両端曲げ部は弁ハウジング 7 に形成された段部 7 b に支持され、板パネ 1 8の孔部にシール部材 17を嵌合して図 1 のように弁体 6 を配置することにより、板パネ 18の弾性力をシール部材 17の他端 172側へ加えて、シール部材 17の他端 172を弁体 6に密着させている。

一方、第 1 の温水出口パイプ 9側では、弁体 6 はシール部材 17に密着しており、回動可能に固定されている。なお、板バネ 18は、シ一ル部材 17の他端 172と弁体 6 を圧着した状態を維持できる範囲内で、極力小さい弾力性を有しており、これにより、弁体 6 は軽快に回動することができる。

弁ハウジング 7の内壁面 7 a のうち、開口部 11の周辺部には、所定の高さ h i (例えば、 0. 8mm) を有するシート面 19が形成されている。このシート面 19にはリブ 20, 21が形成されている。また、弁ハウジング 7の内壁面 7 a において、第 2の温水出口パイプ 9の軸中心に対して、リブ 21と対称となる位置にはリブ 22が形成されており、板パネ 18によって付勢された弁体 6の荷重がリブ 21 , 22に均一に加わるようになっている。

これらのリブ 20〜22は弁ハウジング 7の内壁面 7 a に対して高さ h 2を有しており、弁ハウジング 7の内壁面 7 a との間には間隙 A が設けられた状態で弁体 6が支持されている。

リブ 20， 21は弁体 6の軸方向において一部しか形成されておらず、このリブ 20， 21が形成されていない部分は、弁ハウジング 7の内壁面 7 aに対してシ一ト面 19の高さ h 1だけしか有していない。このリブ 20が形成されていない部分と弁体 6 との間には間隙 Bが形成されており、図 1 に示すように、第 2の温水出口パイプ 10の最小開度時、間隙 Bによって第 2の温水出口パイプ 10と、間隙 Aおよび制御流路 12 b とは連通しており、連通路となっている。一方、リブ 21 が形成されていない部分と弁体 6 との間にも同様に間隙が形成されており、弁体 6が図 1 に示すような回動位置にある場合、この間隙によって、第 2の温水出口パイプ 10と、弁体 6 よりも下側の空間および間隙 Cとは連通しており、連通路となっている。なお、この間隙 Bの間隙はリブ 20の高さ h 2 とシ一ト面 19の高さとの差である h 3 となっている。

続いて、本実施の形態の作動について述べる。

流量調整弁 4は、シャフト 13を中心に弁体 6を回動させることにより制御流路 12 a， 12 b を開閉し、熱交換器 3への温水の流入量を調節し、車両用暖房装置の暖房能力を調節している。

具体的には、非暖房時（自動車用空調装置に冷房用の蒸発器が装備され、冷凍サイクルが運転されている場合には、最大冷房時）には、弁体 6は図 8に示す位置となるよう回動され、制御流路 12 bは全開となる。この際、制御流路 12 aは全閉となり、温水入口パイプ 10を介して流入した温水はすべて第 2の温水出口パイプ 10へと流出する。その結果、温水は全てバイパス回路 5へと流出し、熱交換器 3への温水の流れは遮断される。

一方、最大暖房能力時には、弁体 6は図 7に示す位置となるよう回動され、制御流路 12 aが全開となり、温水入口パイプ 8からの温水は第 1 の出口パイプ 9へと流出する。一方、制御流路 12 bは弁ハウジング 7の内壁面 7 a と対向する位置となっており、全閉（開度が最小）の状態となっている。

本実施の形態によれば、リブ 20， 21は、弁体 6の軸方向において一部にしか形成されていないため、最大暖房時、第 2の温水出口パイブ 10と制御流路 12 b とは、間隙 Bを介して連通している。そのため、温水入口パイプ 8からの温水の一部は、この間隙 Bを介して第 2の温水出口パイプ 10へと流出する。

一方、最大暖房時、間隙 Bを介して、第 2の温水出口パイプ 10と間隙 Cとは連通している。温水入口パイプ 8が接続される弁体 6の下側の空間と間隙 Cとは連通しているため、温水入口パイプ 8からの温水の一部は、間隙 Cおよび間隙 Bを介して第 2の温水出口パイプ 10へと流出する。

そのため、第 2の温水出口パイプ 10が全閉状態であっても温水中に含まれる異物（エンジン製造時などの铸物砂など）を流量調整弁 4の外に排出することができる。そのため、異物のかみ込みによつて弁体 6のロータ面に傷が生じてしまうことを防止することができる。その結果、図 9 ( b ) に示すように、弁体 6の傷による熱交換器 3側への温水漏れ量を大幅に低下させることができ、弁体 6 と弁ハウジング 7 との間のシール性を維持できる。特に小型化のため弁体 6の直径が小さい場合は、弁体 6が回動する際、非暖房時にシール部材 17によってシールされる弁体 6の部分が回動する範囲となる弁ハウジング 7 の内壁面に間隙 Bを有するリブ 21を形成することにより、非暖房時における第 1 の温水出口パイプ 9への温水漏れ量を低減することができる。

また、図 9 ( a ) に示すように、弁体 6 とシート面 1 9 の全体とが接触する構造（ h 3 = 0 ) と比べて、弁体 6 と弁ハウジング 7 a との接触面積を小さくすることができ、弁体 6の回転に必要な操作力を大幅に低減させることができる。

ところで、最大暖房時、バイパス回路 5へと温水が流入すると、その分だけ熱交換器 3への温水流入量が減少し、熱交換器 3の暖房能力が低下する。しかしながら、本実施の形態では、弁体 6 と内壁面 7 a との間隙 Aよりも、連通路となる間隙 Bのほうが小さい間隔である（ h 2 < h 3 ) ため、間隙 Bの流通抵抗が大きくなり、間隙 Bへと温水は流入しにくくなる。その結果、最大暖房時、第 2の温水出口パイプ: 10への流出量を抑制でき、熱交換器 3の暖房能力の低下を抑制することができる。

特に、本発明者らの検討によれば、図 10に示すように、間隙 Bの間隙 h 3 を 0. 5mm以下とすることによって、バイパス回路 5への温水漏れ量を、熱交換器 3の暖房能力の低下が約 10 %以下となる流量相当に抑制できることが明らかとなった。なお、間隙は、製造的な観点からみて 0. 2mm以上であることが望ましい。

(第 2の実施の形態）

第 1 の実施の形態では、第 2の温水出口パイプが第 1 の温水出口パイプの軸中心に対して偏位した位置に設けた実施の形態について述べたが、図 11に示すように、第 1 の温水出口パイプ 9 と第 2 の温水出口パイプ 10とを互いに軸線が一致するような位置に設けた構造としてもよい。なお、第 1 の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付すとともに、詳細な説明は省略する。

弁ハウジング 23の内壁面には 2本のリブ 24， 25が形成されており、弁ハウジング 23との間に間隙 26が設けられた状態で弁体 6が支持される。 2本のリブ 24， 25のうち、最大暖房時（第 2の出口パイプ 10の全閉時）に制御流路 12 bが位置する側に形成されたリブ 25は、第 1 の実施の形態におけるリブ 20と同様、弁体 6の軸方向の一部にしか形成されておらず、間隙 26と第 2の温水出口パイプとは連通した状態となっている。

なお、本発明について特定の実施形態に基づいて詳述しているが、当業者であれば、本発明の請求の範囲及び思想から逸脱することなく、様々な変更、修正等が可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 温水源と、この温水源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、この暖房用熱交換器をバイパスするバイパス回路とを有する温水回路に設けられ、前記温水源から供給される温水の流路を前記暖房用熱交換器および前記バイパス回路への温水流量を調整する流量調整弁であって、

前記温水源から供給される温水を流入させる入口流路と、この入口流路を介して流入した温水を前記暖房用熱交換器へと流出させる熱交換器側出口流路と、前記入口流路を介して流入した温水を前記バイパス回路へと流出させるバイパス側出口流路とを有する弁ハウジングと、

この弁ハウジング内部に回動可能に設けられ、前記熱交換器側出ロ流路および前記バイパス側出口流路を開閉する弁体と、

この弁体に形成され、前記熱交換器側出口流路および前記バイパス側出口流路の開口面積を調整する制御流路と、

前記弁ハウジングの内壁面から突出して形成され、前記弁体を支持するリブと、

このリブの少なくとも一部に形成され、前記バイパス側出口流路の開度最小時、前記入口流路から流入した温水の一部を前記バイパス側出口流路に流入させる連通路とを有していることを特徴とする量調整弁。

2 . 前記バイパス側出口流路の上流端となる開口部周縁となる、前記弁ハウジングの内壁面の部位には、前記弁体と所定の間隙を有するシート面が形成されており、前記連通路は前記シート面と前記弁体との間隙であり、

前記シート面と前記弁体との間隙は、前記弁体と前記弁ハウジングとの間隙よりも小さな間隙であることを特徴とする請求項 1記載の流量調整弁。

3 . 前記連通路の間隙は 0. 2mm以上 0. 5mm以下であることを特徴とする請求項 1 または 2に記載の流量調整弁。

4 . 前記熱交換器側出口流路周縁に設けられ、前記弁体と前記弁ハウジング内部とをシールするシール部材を有し、前記熱交換器側出口流路が閉となった時に前記シ一ル部材によってシールされる弁体の部分と対向する位置に前記リブが形成されていることを特徴とする請求項 1 ないし 3のうちいずれか 1 つに記載の流量調整弁。