JPH10132097A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁体の開口面積が比較的小さい領域における
流水音の発生を抑制するとともに、鋳砂等の異物の侵入
によるシール不良の発生を抑制する。 【解決手段】 弁体４ａの開口面積が比較的小さい領域
における流水音の発生は、温水の流れの急縮小、急曲が
りに起因すると考えて、弁体４ａの温水入口側開口部１
７１、１７１ａに、温水の流れの急縮小、急曲がりを低
減する通路形状として、円弧形状部を形成して、開口部
縁部のエッジを無くして流水音の発生を抑制する。ま
た、バイパス側開口部１７２、出口側開口部１７３、１
７３ａにも円弧形状部を形成して、開口部縁部のエッジ
を無くして弾性シール材４０〜４２の損傷、異物の侵入
を抑制する。これにより、弾性シール材４０〜４２によ
るシール機能を長期間にわたって確保する。

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
流量制御弁に関するもので、車両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車両用空調
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。ところで、この種の温水流量制
御方式のものでは、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。

【０００３】そこで、本発明者らは、先に、特開平８−
７２５２９号公報等において、温水の微少流量域をきめ
細かく制御可能な流量制御弁を提案している。この流量
制御弁では、そのハウジングに、車両走行用の水冷式エ
ンジンからの温水が流入する温水入口と、暖房用熱交換
器に温水を供給する温水出口と、暖房用熱交換器のバイ
パス回路に連通するバイパス開口とを備えるとともに、
このハウジング内に、温水入口から温水出口に供給され
る温水の流れおよび温水入口からバイパス開口に供給さ
れる温水の流れを制御する弁体を回動可能に収納してい
る。

【０００４】そして、この弁体に形成した制御流路に、
温水入口の開口面積を絞る第１の絞り部と温水出口の開
口面積を絞る第２の絞り部とを備え、この第１の絞り部
と第２の絞り部との中間部位をバイパス開口に連通させ
るようにしている。このように、第１の絞り部と第２の
絞り部との２段絞りを介して暖房用熱交換器に温水を供
給するとともに、この２段絞りの中間部位をバイパス開
口に連通させることにより、暖房用熱交換器への温水圧
力を十分低下させることができ、この結果、暖房用熱交
換器に供給される温水の微少流量を良好に制御するもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
は、上記公報記載の流量制御弁の製品化に向けて、種々
の試作、実験する中で、弁体を通過する温水の流水音が
問題となることが判明した。特に、弁体の開口面積が比
較的小さい中間開度、小開度の領域において、エンジン
回転数が高回転となり、温水圧力が高くなると、かなり
大きな流水音が発生することが判明した。

【０００６】また、温水中に含まれる鋳砂等の異物が弁
体とゴム製の弾性シール材との間に侵入して（異物の噛
み込み）、弾性シール材を損傷させ、シール不良を発生
することが判明した。そこで、本発明は上記点に鑑み
て、弁体の開口面積が比較的小さい領域における流水音
の発生を抑制することを第１の目的とする。

【０００７】また、本発明は、鋳砂等の異物の侵入によ
るシール不良の発生を抑制することを第２の目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、弁体の開
口面積が比較的小さい領域における流水音の発生原因に
ついて実験検討する中で、温水の流れが急縮小、急曲が
りする状況において流水音が増大するのではないかと考
えて、弁体の温水入口側開口部に、温水の流れの急縮
小、急曲がりを低減する通路形状を形成することによ
り、流水音の発生を抑制しようとするものである。

【０００９】具体的には、請求項１〜４記載の発明で
は、弁体（４ａ）の制御流路（１７０）に、温水入口
（１９）の開口面積を調整する入口側開口部（１７１、
１７１ａ）と温水出口（２０）の開口面積を調整する出
口側開口部（１７３、１７３ａ）とバイパス開口（２
１）の開口面積を調整するバイパス側開口部（１７２）
とを設け、この制御流路（１７０）のうち、入口側開口
部（１７１、１７１ａ）と出口側開口部（１７３、１７
３ａ）との中間部位（Ｚ）を、バイパス側開口部（１７
２）を通してバイパス開口（２１）に連通させるように
し、さらに、入口側開口部（１７１、１７１ａ）と弁体
（４ａ）の表面とのつながり部に、エッジ部をなくすた
めの円弧形状部（Ｒ１、Ｒ３）または面取り部を形成し
たことを特徴としている。

【００１０】これにより、入口側開口部の縁部における
エッジ部に起因する温水流れの急縮小、急曲がりを効果
的に抑制できるので、弁体の開口面積が比較的小さい領
域において温水圧力が高くなっても、流水音を低下でき
る。また、請求項２記載の発明では、入口側開口部（１
７１、１７１ａ）が、前記弁体（４ａ）の表面から流入
した温水の流れを、前記弁体（４ａ）の内部において方
向転換する通路部（１７１′）を有しており、この通路
部（１７１′）の内部流れ転換部にもエッジ部をなくす
ための円弧形状部（Ｒ２）または面取り部を形成したこ
とを特徴としている。

【００１１】これにより、通路部（１７１′）の内部流
れ転換部における温水流れの急曲がりを抑制して、流水
音を一層低下できる。また、請求項３記載の発明では、
入口側開口部（１７１、１７１ａ）が、弁体（４ａ）の
表面から流入した温水の流れを、前記弁体（４ａ）の内
部において方向転換する通路部（１７１′）を有してお
り、この通路部（１７１′）の幅（ｗ）と深さ（ｄ）と
の比（ｗ／ｄ）を０．７５〜１．３３の範囲に設定した
ことを特徴としている。

【００１２】このように、通路部（１７１′）の幅
（ｗ）と深さ（ｄ）との比（ｗ／ｄ）を設定することに
より、通路部（１７１′）の断面形状が正方形に近似し
た形となり、通路部（１７１′）における温水の流れの
急縮小を低減して、流水音を一層低下できるまた、請求
項４記載の発明では、ハウジング（１４）内において、
温水入口（１９）と弁体（４ａ）との間、温水出口（２
０）と弁体（４ａ）との間、およびバイパス開口（２
１）と弁体（４ａ）との間にそれぞれ弾性シール材（４
０、４１、４２）を配置し、制御流路（１７０）のう
ち、出口側開口部（１７３、１７３ａ）と弁体（４ａ）
の表面とのつながり部、およびバイパス側開口部（１７
２）と弁体（４ａ）の表面とのつながり部にも、エッジ
部をなくすための円弧形状部（Ｒ４、Ｒ５）または面取
り部を形成したことを特徴としている。

【００１３】これにより、制御流路（１７０）の各開口
部（１７１、１７１ａ）（１７２）（１７３、１７３
ａ）と弁体（４ａ）の表面とのつながり部におけるエッ
ジ部をすべてなくすことができる。そのため、エッジ部
による弾性シール材（４０、４１、４２）の損傷を防止
できるとともに、制御流路（１７０）の各開口部の縁部
から、温水中の鋳砂等の異物が弁体（４ａ）と弾性シー
ル材（４０、４１、４２）との間に侵入すること（異物
の噛み込み）を防止できる。

【００１４】この結果、弾性シール材（４０、４１、４
２）によるシール機能を長期間にわたって良好に確保で
きる。なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載する具体的手段との対応関係を示
す。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜図３、図５、図８は本発明
の一実施形態を示すもので、図１、２は本発明による流
量制御弁を有する流量制御装置の具体的構造を示してい
る。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。

【００１６】３は流量制御装置であって、温水出入口を
３つ有する三方弁タイプの流量制御弁４と、バイパス回
路５と、バイパス回路５に設けられた圧力応動弁（バイ
パス弁）６とを一体に構成している。ここで、バイパス
回路５は温水回路において暖房用熱交換器（ヒータコ
ア）７と並列に設けられるものである。圧力応動弁６は
エンジン１から供給される温水の圧力上昇に応じて、バ
イパス回路５の開度を増大することより、エンジン１の
回転数変動によりウオータポンプ２の回転数が変動して
も、暖房用熱交換器７の前後差圧を一定に近づける役割
を果たすものである。

【００１７】また、暖房用熱交換器７は図示しない空調
ユニットの空気通路（通風ダクト）内に設置されて、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ものである。図１、２に示すよ
うに、流量制御弁４は樹脂材料にて円柱状に成形された
弁体４ａを有しており、弁体４ａには温水流量制御用の
制御流路１７０が形成されており、この制御流路１７０
の詳細は後述する。また、流量制御装置３は、やはり樹
脂にて成形された弁ハウジング１４を有しており、この
弁ハウジング１４のうち、略円筒状に成形された第１収
納部１４ａ内に円柱状弁体４ａが回動可能に配置され、
収納されている。従って、弁体４ａは回動可能なロータ
として構成されている。

【００１８】また、弁ハウジング１４には、第１収納部
１４ａに隣接して、圧力応動弁６を収納する第２収納部
１４ｂが一体成形されている。圧力応動弁６は第２収納
部１４ｂに対して図１の上下方向にリフト可能に配置さ
れ、収納されている。そして、これら第１、第２収納部
１４ａ、１４ｂの上部開口端部には、図２に示す樹脂製
の蓋板１４ｃ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１４ｃにより第１、第２収納部
１４ａ、１４ｂの上部開口端部が密封されている。

【００１９】上記弁ハウジング１４のうち、第１収納部
１４ａ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７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７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。

【００２０】ここで、本例では、第１収納部１４ａ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配置するとともに、第１温水
出口パイプ２０は、第１収納部１４ａの軸方向の一端面
（図２の底面側）に配置してある。さらに、第２収納部
１４ｂには、熱交換器７から流出した戻り温水が流入す
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２８が一体成形されている。従っ
て、熱交換器７のバイパス回路５は第２収納部１４ｂ内
に形成されることになる。

【００２１】圧力応動弁６は、バイパス用開口２１を開
閉する弁体３０を有し、この弁体３０は円板部の中心部
をバイパス用開口２１側へ突出させた形状になってい
る。この弁体３０には、コイルスプリング（ばね手段）
３２のばね力が閉弁方向（図１の下方）に作用してい
る。このコイルスプリング３２の上端部は座板２７によ
り支持されており、この座板２７は、スプリング力によ
り第２収納部１４ｂの内壁面に圧着している。この座板
２７の中心部には円筒部２７ａが形成されており、この
円筒部２７ａには弁体３０と一体の軸部３１の上端部が
摺動可能に嵌合して、弁体３０の上下動を案内する。

【００２２】そして、弁体３０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３２のばね力に抗
して弁体３０が図１の上方へリフトして弁座３３から開
離し、弁体３０が開弁するようになっている。ここで、
弁座３３はバイパス用開口２１を形成する内壁面に一体
成形されている。

【００２３】円柱状の弁体４ａの軸方向端部（図２の上
端部）には、弁体４ａを回動操作するためのシャフト４
ｂが一体に成形されている。このシャフト４ｂは蓋板１
４ｃを貫通して弁ハウジング１４の外部に突出してい
る。このシャフト４ｂの外部への突出端部に扇型ギヤー
４ｃの回転中心部を連結し、この扇型ギヤー４ｃを図示
しない減速ギヤーを介して、サーボモータ（アクチュエ
ータ）により回動させることにより、弁体４ａをシャフ
ト４ｂを中心として回動操作するようになっている。

【００２４】ここで、扇型ギヤー４ｃの代わりに、操作
用のリンクレバーの回転中心部をシャフト４ｂに一体に
連結し、このリンクレバーを周知のレバー、ワイヤ等を
用いた操作力伝達機構を介して、図示しない空調操作パ
ネルのマニュアル式の温度調整部材に連結し、これによ
り、車室内の計器盤近傍に設置される空調操作パネルの
温度調整部材（具体的にはレバー部材、ダイヤル部材
等）を乗員が手動操作することにより、弁体４ａをマニ
ュアル操作するようにしてもよい。

【００２５】４０、４１、４２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３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４０ａ、４１
ａ、４２ａを有している。これらのシール部材のうち、
シール部材４０、４２は円柱状弁体４ａの外周面と弁ハ
ウジング１４の第１収納部１４ａの内周面（温水入口１
９、バイパス開口２１に対応する部位）との間に配置さ
れており、また、シール部材４１は、弁体４ａと第１収
納部１４ａの相互の軸方向の一端面間に配置されてい
る。

【００２６】このシール部材４０、４１、４２は弁体４
ａ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４０ａ、４１ａ、４２
ａと弁体４ａ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４ａの開度（弁体回転角）に応じて、制御流路１
７０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、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。

【００２７】この図４に示す相関関係を実現するため
に、上記弁体４ａの制御流路１７０とシール部材４０、
４１、４２の穴部４０ａ、４１ａ、４２ａの具体的形状
は図５に示すごとく設定されている。図５（ａ）は図２
の矢印Ｂ方向からみたシール部材４１の穴部４１ａと制
御流路１７０の開口形状を示し、図５（ｂ）は弁体４ａ
の円周面の展開形状を示し、図５（ｃ）は弁体４ａ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５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４０
ａ、４１ａ、４２ａとの連通状態の変化を示している。

【００２８】図５（ｂ）、（ｃ）および図１に示すよう
に、弁体４ａ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温水入口パ
イプ１９の開口面積Ａ１を調整し、また、バイパス側開
口部１７２によりバイパス用開口２１の開口面積Ａ３を
調整する。

【００２９】この入口側開口部１７１、１７１ａは、シ
ール部材４０の円形の穴部４０ａ（図３参照）との連通
形状を変化させるものであって、入口側開口部１７１は
図示のごとき嘴部１７１′を有する形状であり、弁体開
度が３０°を超えると嘴部１７１′の先端部分から穴部
４０ａに連通するようになっている。ここで、嘴部１７
１′は、請求項２、３における「弁体４ａの表面から流
入した温水の流れを弁体４ａの内部において方向転換す
る通路部」を構成する。

【００３０】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４０ａ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
４０ａとの連通を遮断する。また、バイパス側開口部１
７２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４２
の穴部４２ａ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４２ａ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４２ａとの連通を防止
するためのものである。

【００３１】また、弁体４ａ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６（ａ）、図１参照）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。この出口側開口部１７
３、１７３ａはシール部材４１の穴部４１ａとの連通形
状を変化させるものであって、この穴部４１ａは、図
３、図５（ａ）に示すように、弁体４ａの回動中心を通
過する細長形状であり、弁体４ａの回動中心部位は一段
と細くした形状にしてある。

【００３２】一方、弁体４ａの出口側開口部１７３、１
７３ａは、弁体４ａの最大冷房位置（弁体開度＝０°）
において、前記穴部４１ａ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４ａが所
定開度以下の回動位置（例えば弁体開度＝４０°以下の
開度位置）にあるとき、穴部４１ａと連通する微小開口
部１７３′を形成している。

【００３３】以上の説明から理解されるように、弁体４
ａの入口側開口部１７１、１７１ａとシール部材４０の
穴部４０ａとにより、温水入口パイプ１９からの温水の
絞り部（第１の絞り部）を形成し、弁体４ａの出口側開
口部１７３、１７３ａとシール部材４１の穴部４１ａと
により、温水出口パイプ２０への温水の絞り部（第２の
絞り部）を形成し、弁体４ａのバイパス側開口部１７２
とシール部材４２の穴部４２ａとにより、バイパス用開
口２１への絞り部（第３の絞り部）を形成している。図
３、４において、符号Ａ１〜Ａ３はこの各絞り部の開口
面積を示す。

【００３４】なお、図１、２において、暖房用熱交換器
７は、その下方部に温水の入口側タンク７ａを有し、そ
の上方部に温水の出口側タンク７ｂを有しており、そし
てこの上下の両タンク７ａ、７ｂ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７ｃが形成されている。ここで、コアー部７ｃは
入口側タンク７ａから出口側タンク７ｂ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。

【００３５】なお、図示しないが、本発明による流量制
御弁４および圧力応動弁６を熱交換器７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空気通路（通
風ダクト）９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、上記構成において作動を説明する。いま、流量制御
弁４の弁体４ａが最大暖房位置（最大開度の位置）に回
動操作されると、本例では弁体４ａが図４、５に示す弁
開度：９５°の位置まで回動される。

【００３６】これにより、弁体４ａ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
４０の穴部４０ａ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４１の穴部４１ａ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４２の穴部４２ａと連通しないの
で、バイパス用開口２１は全閉状態となる。

【００３７】その結果、エンジン１からの温水は最大流
量で熱交換器７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７は最大暖房能力を
発揮できる。次に、最大冷房時（自動車用空調装置に冷
房機能が装備されていないときは、送風のみの暖房停止
時となる）には、流量制御弁４の弁体４ａが温度調整部
材により開度零の位置（具体的には図５、６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４ａの制御流路１７０のバイパス側側開口部１
７２の大部分がバイパス用開口２１のシール部材４２の
穴部４２ａと重畳してこのバイパス用開口２１を開口す
る。また、制御流路１７０の出口側開口部１７３、１７
３ａが温水出口パイプ２０のシール部材４１の穴部４１
ａと連通せず，温水出口パイプ２０を全閉する。

【００３８】一方、制御流路１７０の入口側開口部１７
１、１７１ａにおいては、図６（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４０の穴部４０ａ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。

【００３９】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。

【００４０】次に、微少能力時には、弁体４ａが図５の
弁体開度３０°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１９及び温水出口
パイプ２０の双方の穴部４０ａ、４１ａ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の符号Ｚ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Ｚの圧力を下げることができる。

【００４１】その結果、暖房用熱交換器７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。

【００４２】次に、中間能力時においては、弁体４ａが
図５の弁体開度３０°〜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７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。

【００４３】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。

【００４４】次に、中間能力時〜大能力時においては、
弁体４ａが図５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７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。

【００４５】ところで、本発明者らは、弁体４ａの制御
流路１７０の具体的形態として、まず、図６に示すもの
を設定して、試作評価してみた。この図６の試作例で
は、制御流路１７０の各開口部１７１、１７１ａ、１７
２、１７３、１７３ａと弁体表面とのつなぎ部には円弧
形状部（Ｒ部）を形成していない。従って、このつなぎ
部にはエッジ部が存在している。

【００４６】また、入口側開口部１７１の嘴部１７１′
の深さｄが幅ｗに比して小さい形状であり、そのため、
深さｄと幅ｗとの比（ｄ／ｗ）は０．４３未満である。
図７は、弁体４ａの開度＝４０°（図４、５参照）にお
ける流水音の実験データを示すグラフであり、横軸はエ
ンジン回転数Ｎｅである。図中、は上記図６の試作例
の流水音であり、エンジン回転数Ｎｅが４０００ｒｐｍ
近傍の領域から流水音が急激に増大している。

【００４７】また、本発明者らの試作評価によると、図
６の試作例の構成では、入口側開口部１７１の嘴部１７
１′に主に温水が流れる弁体開度の領域、すなわち、３
０°〜５０°の中間開度の領域において流水音が最も高
くなり、次いで、弁体開度＝３０°未満の小開度領域、
すなわち、円形穴からなる入口側開口部１７１ａを温水
が流れる領域において流水音が高くなることが判明し
た。

【００４８】そこで、本発明者らは、温水入口側におけ
る温水の流れが急縮小、急曲がりする状況において流水
音が増大するのではないかと考えて、温水入口側開口部
１７１、１７１ａの形態を温水の流れの急縮小、急曲が
りを低減する通路形状を形成することとした。具体的に
は、図８に示すように、入口側開口部１７１の嘴部１７
１′と弁体４ａの表面とのつなぎ部に円弧形状部Ｒ１を
形成している。また、嘴部１７１′と制御流路１７０の
中間部Ｚとが接続される内部曲がり部にも円弧形状部Ｒ
２を形成している。

【００４９】さらに、φ２の円形穴からなる入口側開口
部１７１ａと弁体４ａの表面とのつなぎ部に円弧形状部
Ｒ３を形成している。これらの円弧形状部Ｒ１〜Ｒ３
は、例えば曲率１．５ｍｍ程度の大きさを有するもので
あって、温水の流れの急縮小、急曲がりを低減するため
のものであり、このためには、曲率１．０ｍｍ以上の大
きさとするのが好ましい。

【００５０】また、図８（ａ）に示すように、入口側開
口部１７１の嘴部１７１′はほぼ一定の幅Ｗ（例えば、
２．０ｍｍ）を持つ溝形状であり、かつその深さｄ（図
８（ｂ）参照）は本例ではこの幅Ｗと同一寸法に設定し
てある。従って、本例における幅Ｗと深さｄとの比（ｗ
／ｄ）は１．０である。図７において、は上記した円
弧形状部Ｒ１〜Ｒ３のうち、内部曲がり部の円弧形状部
Ｒ２のみを形成した流量制御弁における流水音であっ
て、エンジン回転数：４０００ｒｐｍにおいてのもの
より、流水音を７ｄＢＡ程度低下できる。因みに、に
おいて嘴部１７１′の幅Ｗと深さｄとの比（ｗ／ｄ）は
３．１２である。

【００５１】は内部曲がり部の円弧形状部Ｒ２に加え
て、弁体表面の円弧形状部Ｒ１、Ｒ３を形成した流量制
御弁における流水音であって、エンジン回転数：４００
０ｒｐｍにおいてのものより、流水音をさらに５ｄＢ
Ａ程度低下できる。因みに、において嘴部１７１′の
幅Ｗと深さｄとの比（ｗ／ｄ）は２．０である。次に、
は上記円弧形状部Ｒ１〜Ｒ３を形成するとともに、嘴
部１７１′の幅Ｗと深さｄとの比（ｗ／ｄ）を１．０に
設定した流量制御弁における流水音であって、エンジン
回転数：６０００ｒｐｍにおいてのものより、流水音
をさらに５ｄＢＡ程度低下できる。

【００５２】なお、上記実験例では、嘴部１７１′の幅
Ｗと深さｄとの比（ｗ／ｄ）を１．０に設定している
が、本発明者らの実験検討によると、この比（ｗ／ｄ）
を０．７５〜１．３３の範囲に設定することにより、嘴
部１７１′の断面形状が正方形に近似した形となり、嘴
部１７１′における温水の流れの急縮小を低減して、流
水音低下に効果を発揮できることが分かった。

【００５３】一方、本実施形態では、弾性シール材の損
傷によるシール不良を抑制するための改良をも行ってい
る。この改良点について述べると、制御流路１７０のバ
イパス側側開口部１７２と弁体４ａの表面とのつなぎ部
に円弧形状部Ｒ４を形成するとともに、出口側開口部１
７３、１７３ａと弁体４ａの表面とのつなぎ部に円弧形
状部Ｒ５を形成している。

【００５４】これら円弧形状部Ｒ４、Ｒ５は、バイパス
側側開口部１７２および出口側開口部１７３、１７３ａ
の縁部からエッジ部を除去するものであって、これによ
り、図３に示す弾性シール材４１、４２とこれら開口部
１７２、１７３、１７３ａの縁部とが圧着する際に、弾
性シール材４１、４２のゴム材が損傷するのを抑制す
る。

【００５５】また、これら開口部１７２、１７３、１７
３ａの縁部に円弧形状部Ｒ４、Ｒ５を形成することよ
り、温水中の鋳砂等の異物がこれら開口部１７２、１７
３、１７３ａの縁部に接近しても、異物が円弧形状部Ｒ
４、Ｒ５の滑らかな面に沿って流出してしまうので、異
物が弁体４ａとゴム製の弾性シール材４１、４２との間
に侵入すること（異物の噛み込み）を防止できる。

【００５６】一方、前述した温水入口側開口部１７１、
１７１ａの表面の円弧形状部Ｒ１、Ｒ３も同様の作用を
果して、弾性シール材４０の損傷を抑制する。この結
果、弾性シール材４０、４１、４２によるシール機能を
長期間にわたって良好に確保できる。なお、円弧形状部
Ｒ４、Ｒ５は弾性シール材４１、４２の損傷を抑制する
ためのものであるから、本発明者らの検討によると、そ
の曲率は０．５ｍｍ程度の大きさでよく、円弧形状部Ｒ
１〜Ｒ３よりも小さくて良い。

【００５７】図９は弾性シール材４０、４１、４２によ
るシール機能を比較して示す実験データであり、縦軸の
漏れ量は、流量制御弁４の弁体４ａを図５の開度＝０°
に操作した状態（最大冷房状態）において、弁体４ａの
前後に、差圧ΔＰｗ＝１６０ＫＰａを加える条件におい
て発生する暖房用熱交換器７への温水漏れ量（ｃｃ／ｍ
ｉｎ）である。

【００５８】横軸の作動回数は、流量制御弁４の弁体４
ａを図５の図５の開度＝０°（最大冷房状態）から最大
開度＝９５°（最大暖房状態）に到達した後、開度＝０
°に戻るまでの１往復を１回としてカウントした弁体作
動回数である。図９において、は図６の試作例（比較
例）の実験結果であり、作動回数が１５万回付近で、漏
れ量が目標漏れ量（３４ｃｃ／ｍｉｎ）を越えてしま
い、目標作動回数（２０万回）を達成できない。これに
対し、上記した円弧形状部Ｒ１〜Ｒ５を形成した本実施
形態のものでは、目標作動回数（２０万回）をはるかに
越える３０万回以上の作動回数にて、漏れ量が目標漏れ
量（３４ｃｃ／ｍｉｎ）を越えるという良好な結果が得
られた。 （他の実施形態）なお、上記実施形態では、弁体４ａの
制御流路１７０の各開口部１７１、１７１ａ、１７２、
１７３、１７３ａに円弧形状部Ｒ１〜Ｒ５を形成してい
るが、円弧形状部の代わりに各開口部の縁部に面取り部
（斜面部）を形成して、縁部のエッジ部を除去するよう
にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す流量制御弁と圧力応
動弁とを一体化した流量制御装置の断面構造図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】本発明の一実施形態における流量制御弁の弁体
部分の分解斜視図である。

【図４】本発明の一実施形態における流量制御弁の開度
特性を示すグラフである。

【図５】（ａ）は流量制御弁の弁体とシール部材の開口
形状を示す底面図、（ｂ）は流量制御弁の弁体の円周面
展開図、（ｃ）は流量制御弁の弁体とシール部材の断面
図である。

【図６】（ａ）は本発明者らが試作評価した試作例の弁
体の正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図であ
る。

【図７】流水音低減効果を示す実験データのグラフであ
る。

【図８】（ａ）は本発明の一実施形態における流量制御
弁の弁体の正面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図
である。

【図９】弁体作動回数と温水の漏れ量との関係を示す実
験データのグラフである。

【符号の説明】

１…エンジン、２…ウォータポンプ、４…流量制御弁、
４ａ…弁体、５…バイパス回路、６…圧力応動弁、７…
暖房用熱交換器、１４…ハウジング、４０〜４２…シー
ル部材、１７０…制御流路、１７１、１７１ａ…入口側
開口部、１７１′…嘴部（通路部）、１７２…バイパス
側開口部、１７３、１７３ａ…出口側開口部、Ｒ１〜Ｒ
５…円弧形状部。

Claims (4)

【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
   （７）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、 ハウジング（１４）と、 このハウジング（１４）に設けられ、前記温水供給源
   （１）からの温水が流入する温水入口（１９）と、 前記ハウジング（１４）に設けられ、前記暖房用熱交換
   器（７）に温水を供給する温水出口（２０）と、 前記ハウジング（１４）に設けられ、前記暖房用熱交換
   器（７）のバイパス回路（５）に連通するバイパス開口
   （２１）と、 前記ハウジング（１４）内に収納され、前記温水入口
   （１９）から前記温水出口（２０）に供給される温水の
   流れおよび前記温水入口（１９）から前記バイパス開口
   （２１）に供給される温水の流れを制御する弁体（４
   ａ）とを備え、 この弁体（４ａ）には、前記温水入口（１９）の開口面
   積を調整する入口側開口部（１７１、１７１ａ）と前記
   温水出口（２０）の開口面積を調整する出口側開口部
   （１７３、１７３ａ）と前記バイパス開口（２１）の開
   口面積を調整するバイパス側開口部（１７２）とを有す
   る制御流路（１７０）を設け、 この制御流路（１７０）のうち、前記入口側開口部（１
   ７１、１７１ａ）と前記出口側開口部（１７３、１７３
   ａ）との中間部位（Ｚ）を、前記バイパス側開口部（１
   ７２）を通して前記バイパス開口（２１）に連通させる
   ようにし、 さらに、前記入口側開口部（１７１、１７１ａ）と前記
   弁体（４ａ）の表面とのつながり部に、エッジ部をなく
   すための円弧形状部（Ｒ１、Ｒ３）または面取り部を形
   成したことを特徴とする流量制御弁。
2. 【請求項２】 前記入口側開口部（１７１、１７１ａ）
   が、前記弁体（４ａ）の表面から流入した温水の流れ
   を、前記弁体（４ａ）の内部において方向転換する通路
   部（１７１′）を有しており、 この通路部（１７１′）の内部流れ転換部にもエッジ部
   をなくすための円弧形状部（Ｒ２）または面取り部を形
   成した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】 前記入口側開口部（１７１、１７１ａ）
   が、前記弁体（４ａ）の表面から流入した温水の流れ
   を、前記弁体（４ａ）の内部において方向転換する通路
   部（１７１′）を有しており、 この通路部（１７１′）の幅（ｗ）と深さ（ｄ）との比
   （ｗ／ｄ）を０．７５〜１．３３の範囲に設定したこと
   を特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
4. 【請求項４】 前記ハウジング（１４）内において、前
   記温水入口（１９）と弁体（４ａ）との間、前記温水出
   口（２０）と弁体（４ａ）との間、および前記バイパス
   開口（２１）と弁体（４ａ）との間にそれぞれ弾性シー
   ル材（４０、４１、４２）が配置されており、 前記制御流路（１７０）のうち、前記出口側開口部（１
   ７３、１７３ａ）と前記弁体（４ａ）の表面とのつなが
   り部、および前記バイパス側開口部（１７２）と前記弁
   体（４ａ）の表面とのつながり部にも、エッジ部をなく
   すための円弧形状部（Ｒ４、Ｒ５）または面取り部を形
   成した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。