JPH1035264A - 温水式暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変絞り弁のごとき可動機構の追加なしに、
熱交換器吹出空気温度の変動を僅少値に抑制する。 【解決手段】 水冷式エンジン１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３
と、この暖房用熱交換器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、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、このバイパ
ス回路５に圧力応動弁６を設けて、温水の圧力上昇に応
じてバイパス回路５の開度を増大させるとともに、圧力
応動弁６から流出したバイパス側温水と暖房用熱交換器
３から流出した戻り温水とを合流させる合流部（Ｏ）に
おいて、バイパス側温水の流れにより暖房用熱交換器３
からの戻り温水の流れを堰止めるようにした。

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流量制御
弁により制御して室内への吹出空気温度を調整する温水
式暖房装置に関するもので、自動車用空調装置の温水式
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。ところで、自動車用空調装置
においては、上記暖房用熱交換器を含む温水回路に、温
水（エンジン冷却水）を循環させる手段として、走行用
エンジンで駆動されるウオータポンプを使用しているの
で、エンジン回転数の変動とともにウオータポンプの回
転数も変動して、暖房用熱交換器への温水圧力が大きく
変動する。

【０００３】この温水圧力の変動は、熱交換器への温水
流量を変動させるので、熱交換器吹出空気温度を変動さ
せる要因となる。そこで、本発明者らは、先に、特願平
６−２５５５９８号の特許出願において、熱交換器吹出
空気温度の変動を抑制する温水式暖房装置を提案してい
る。この先願の装置は、水冷式の走行用エンジンから供
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、エンジン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と、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て
いる。

【０００４】そして、このバイパス回路に、エンジンか
ら供給される温水の圧力上昇に応じて、バイパス回路の
開度を増大する圧力応動弁を設けるとともに、この圧力
応動弁と連動して作動するように構成された可変絞り弁
を設け、圧力応動弁がバイパス回路の開度を増大するに
従って、暖房用熱交換器を通る温水の流路の開度を可変
絞り弁にて減少させるようにしている。

【０００５】従って、エンジンからの温水供給圧が上昇
するときには、圧力応動弁によりバイパス回路の開度を
増大させるととともに、可変絞り弁により熱交換器流路
の開度を減少させ、熱交換器への温水流量の増大を僅少
値に抑制できる。これにより、広範な温水供給圧の変化
に対しても、熱交換器吹出空気温度の変動を僅少値に抑
制できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
願の装置では、流量制御弁に対して圧力応動弁の他
に、、さらに可変絞り弁を追加設置しているので、温水
式暖房装置の弁装置部分の体格が大きくなり、部品点数
の増加を招くので、コストアップが不可避である。しか
も、圧力応動弁と可変絞り弁との連動機構において軸の
傾き等により弁の作動不良が発生することもある。

【０００７】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
可変絞り弁のごとき可動機構の追加なしに、熱交換器吹
出空気温度の変動を僅少値に抑制できる温水式暖房装置
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１〜８
記載の発明では、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空気を加熱する暖房用熱交換器
（３）と、この暖房用熱交換器（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、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、このバイパス回路（５）に圧力応動弁
（６）を設けて、温水供給源（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
させるとともに、この圧力応動弁（６）から流出したバ
イパス側温水と暖房用熱交換器（３）から流出した戻り
温水とを合流させる合流部（Ｏ）において、圧力応動弁
（６）からのバイパス側温水の流れにより暖房用熱交換
器（３）からの戻り温水の流れを堰止めるようにしたこ
とを特徴としている。

【０００９】請求項１〜８記載の発明によれば、上記技
術的手段を有しているため、温水供給源（１）からの温
水供給圧が上昇するときには、圧力応動弁（６）の弁体
（３０）がバイパス回路（５）の開度を増大させて、熱
交換器（３）への温水流量の増大を抑制する。さらに
は、合流部（Ｏ）において、バイパス側温水の流れによ
り戻り温水の流れの堰止め作用を発揮でき、温水供給圧
の変動による熱交換器（３）への温水流量の変動を僅少
値に抑制できる。

【００１０】その結果、広範な温水供給圧の変化に対し
ても、熱交換器吹出空気温度の変動を僅少値に抑制でき
る。しかも、合流部（Ｏ）における、バイパス側温水の
流れによる堰止め作用を有効活用して、熱交換器吹出空
気温度の変動を僅少値に抑制できるため、先願の装置の
ごとき可変絞り弁といった可動機構の追加設置を必要と
せず、極めて簡潔な低コストで、信頼性の高い製品を提
供できる。

【００１１】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態を示すも
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る。

【００１３】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（図示せず）
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。

【００１４】前記吹出口としては、周知のごとく車室内
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、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、乗員の足元に空気
を吹き出す足元（フット）吹出口等が設けられている。
９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。１０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。１１はこ
れらのセンサ７、１０及び温度設定器９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。

【００１５】１２はこの空調制御装置１１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１３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１２
のような空調制御装置１１により制御される電気的アク
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。

【００１６】上記弁体１３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１４内に回動可能に配置され、収納されて
いる。従って、弁体１３は回動可能なロータとして構成
されている。上記弁ハウジング１４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。

【００１７】円柱状の弁体１３には、上記各パイプ１
９、２０、２１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１７０が形成されている。また、弁体１
３を回動操作するためのシャフト（図示せず）は弁ハウ
ジング１４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１２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１３を回動操作できる
ようにしてある。

【００１８】なお、流量制御弁４により熱交換器３への
温水流量を微少流量に制御する微少能力時（例えば、弁
開度３０°以下、本例では弁開度は最大９５°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。

【００１９】次に、本発明の要部をなす定差圧弁（圧力
応動弁）６の具体的構造について述べると、定差圧弁６
はバイパス回路５と、暖房用熱交換器３の出口側温水流
路１５との合流点に配置されている。そして、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
２７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。

【００２０】３０は樹脂にて円錐状に成形された弁体
で、軸部３１の一端に一体成形されており、この軸部３
１は座板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と座板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３
２により弁体３０は常に図の上方側（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。

【００２１】換言すれば、弁体３０は、図下方へ押し下
げるように作用する温水圧力と上記スプリング３２の力
とのバランスにより作動するようになっている。上記弁
体３０の円錐状部の外周にはリング状の溝部３４が形成
されており、この溝部３４にはゴム等の弾性材からなる
シール材３５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。

【００２２】そして、ハウジンク２５に形成した第１の
入口３６と、ハウジンク２６に形成した出口３７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が図の下方へ移動して、弁体３０が開弁し、入
口３６から温水の圧力上昇に応じて、弁体３０の図下方
への移動量が増大してバイパス回路５の開度を増大する
ようになっている。さらに、ハウジング２６には、熱交
換器３の出口側温水流路１５からの温水が流入する第２
の入口３８が形成されている。

【００２３】このように、ハウジング２５、２６に第
１、第２の入口３６、３８を設けるとともに、共通の出
口３７を設けることにより、弁体３０部分を通過したバ
イパス側温水と暖房用熱交換器３から流出した戻り温水
とを合流させる合流部Ｏがハウジング２５内に形成され
る。そして、本実施形態では、この合流部Ｏを、弁体３
０部分からのバイパス側温水の流れ方向と暖房用熱交換
器３からの戻り温水の流れ方向とが、対向状に合流する
ように構成してある。

【００２４】すなわち、一方のハウジング２６におい
て、第２の入口３８の下流部分に、本例ではＬ字状に屈
曲した曲げ流路２６ａを成形し、暖房用熱交換器３から
の戻り温水を屈曲点ＰにてＬ字状に屈曲させている。こ
れにより、弁体３０部分からのバイパス側温水が図示下
方へ向かって流れるのに対して、暖房用熱交換器３から
の戻り温水が屈曲点Ｐから図示上方へ向かって流れるよ
うに設定でき、合流部Ｏにおいて上記両温水の流れを１
８０°逆方向から対向状に合流させることができる。

【００２５】次に、上記構成において第１実施形態の作
動を説明する。最大暖房能力時には、流量制御弁４の弁
体１３がサーボモータ１２または手動操作機構により最
大開度の位置（例えば、弁開度：９５°の位置）まで回
動される。これにより、弁体１３の制御流路１７０が弁
ハウジング１４の温水入口パイプ１９、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１
７０が開口せず、全閉状態となる。

【００２６】その結果、エンジン１からの温水は最大流
量で熱交換器３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３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１３がサーボモー
タ１２または手動操作機構により開度零の位置まで回動
される。この開度零の位置では、弁体１３の制御流路１
７０がバイパス出口パイプ２１に重畳してこのパイプ２
１を全開し、温水出口パイプ２０を全閉する。

【００２７】一方、制御流路１７０の一部のみが温水入
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
弁体位置により、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。

【００２８】次に、微少能力時には、弁体１３が例え
ば、弁開度３０°以下の位置に回動されるので、制御流
路１７０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）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、この中間部アの圧力を下げることができる。

【００２９】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、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。

【００３０】次に、微少能力〜大能力時においては、弁
体１３が例えば弁開度３０°を越える回動位置から９５
°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。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（具体的に
は、アイドル時の７５０ｒｐｍ程度から高回転時の６０
００ｒｐｍ程度までの大幅変化）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す
る。図２はエンジン１からの温水供給圧とエンジン回転
数との関係を示すもので、縦軸は温水供給圧としてエン
ジン温水回路のサーモスタットの開弁状態における締切
り圧を示している。

【００３１】上記のように、温水供給圧が大幅に変化す
ることが流量制御弁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。そこ
で、本実施形態にあっては、エンジン１からの温水供給
圧の変化による暖房用熱交換器３への温水流量の変動を
バイパス回路５に設けた定差圧弁６およびこの定差圧弁
６における温水の合流形態の工夫により良好に解消して
いる。

【００３２】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１の下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３６、３７間の圧力差を一
定値に維持するように作用する。

【００３３】ここで、定差圧弁６の大きさには、実用上
制約があるので、広範囲にわたる温水供給圧の変動を定
差圧弁６のみで吸収することは困難である。そこで、本
実施形態においては、定差圧弁６下流における温水の合
流形態の工夫により温水供給圧の変動をより効果的に吸
収している。すなわち、暖房用熱交換器３からの戻り温
水を屈曲点Ｐにて屈曲させて、屈曲点Ｐから図示上方へ
向かって流すことにより、暖房用熱交換器３からの戻り
温水を、定差圧弁６の弁体３０部分から流出してくるバ
イパス側の温水に対して略１８０°逆方向から対向状に
合流させている。

【００３４】これにより、バイパス側の温水の流れが暖
房用熱交換器３からの戻り温水の流れに干渉して、この
戻り温水の流れを堰止める作用を果たすことができる。
その結果、エンジン高回転時に暖房用熱交換器３への温
水流量が増加することをバイパス側温水による堰止め作
用により効果的に抑制できるため、エンジン高回転時に
暖房用熱交換器３の吹出空気温度が上昇するのを僅少値
に抑制できる。

【００３５】また、本実施形態では、定差圧弁６の弁体
３０部分を通過したバイパス側温水と暖房用熱交換器３
からの戻り温水とを合流させる合流部Ｏを定差圧弁６の
ハウジング２５内に形成して、合流部Ｏを定差圧弁６の
弁体３０部分に隣接配置しているため、バイパス側温水
の動圧が低下しない前に、バイパス側温水を戻り温水に
対して対向状に干渉させることができる。従って、バイ
パス側温水の動圧を有効活用して、上記堰止め作用を高
めることができる。 （第２実施形態）図１の第１実施形態では、バイパス側
の温水と暖房用熱交換器３からの戻り温水との合流部Ｏ
を定差圧弁６の弁体３０と座板２７との間の中間部位
（コイルスプリング３２の中間部位）に配置している
が、図３に示す第２実施形態では、定差圧弁６の機能部
品（弁体３０、座板２７、コイルスプリング３２等）を
すべて上側のハウジング２５内に収納して、合流部Ｏを
定差圧弁６の座板２７よりも下流側に設定したものであ
る。つまり、第２実施形態では、合流部Ｏおよび屈曲点
Ｐがともに下側のハウジング２６内に位置している。

【００３６】第２実施形態では、第１実施形態に比し
て、合流部Ｏの位置が定差圧弁６の弁体３０部分より遠
くなるので、弁体３０と弁座３３とによる絞り流路にて
発生する動圧が合流部Ｏにおいて低下するという違いが
あるが、他の点は第１実施形態と同じである。 （第３実施形態）上記した第１、第２実施形態では、バ
イパス側の温水と暖房用熱交換器３からの戻り温水と
を、合流部Ｏにおいて１８０°逆方向から対向状に合流
させているが、図４に示す第３実施形態では、下側のハ
ウジング２６内の温水流路を入口３８から出口３７に向
かって直線状に形成して、暖房用熱交換器３からの戻り
温水の流れに対して、バイパス側の温水が直交方向から
合流するようにしたものである。

【００３７】この第３実施形態によれば、暖房用熱交換
器３からの戻り温水の流れに対して、バイパス側の温水
が直交方向から合流するので、第１、第２実施形態に比
して、戻り温水の流れの堰止め作用が低下するが、それ
でも、戻り温水の流れとバイパス側の温水とが平行的に
合流する場合に比較すれば、戻り温水の堰止め作用を十
分発揮できるので、エンジン高回転時における吹出空気
温度の上昇を抑制できる。 （第４実施形態）上記した第１〜第３実施形態では、い
ずれも、流量制御弁４および定差圧弁６をそれぞれ別体
として構成した例を図示しているが、図５〜７に示す第
４実施形態では、流量制御弁４および定差圧弁６を一体
化した例を示している。

【００３８】図５、図６は定差圧弁６を一体化した流量
制御弁４を示すもので、流量制御弁４の弁体１３は樹脂
材料にて円柱状の形状に成形され、弁ハウジング１４も
やはり樹脂にて成形されている。弁ハウジング１４は第
１収納部１４ａを有しており、この第１収納部１４ａは
図５の紙面垂直方向に延びる略筒状に成形されている。
この第１収納部１４ａ内に円柱状の弁体１３が回動可能
に配置され、収納されている。

【００３９】また、弁ハウジング１４には、第１収納部
１４ａに隣接して、定差圧弁６を収納する第２収納部１
４ｂが一体成形されている。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１４
ａ、１４ｂの上部開口端部が密封されている。

【００４０】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３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用開口２１が一体成形されてい
る。

【００４１】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、所定間隔隔てて配置すると
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６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３から流出した
戻り温水が流入する第２温水入口パイプ３８ａ（第１〜
第３実施形態における定差圧弁ハウジング２６の入口３
８に相当）及びエンジン１に温水を戻す第２温水出口パ
イプ３７ａ（第１〜第３実施形態における定差圧弁ハウ
ジング２６の出口３７に相当）が一体成形されている。
従って、本例では、熱交換器３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。

【００４２】定差圧弁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には、コイルスプリ
ング３２のスプリング力が閉弁方向（図５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。

【００４３】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３８ａとの温
水差圧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５の上方へ移動して、弁座３３から開離
し、弁体３０が開弁するようになっている。円柱状の弁
体１３の軸方向端部には、弁体１３を回動操作するため
のシャフト１３ａが一体に成形されている。このシャフ
ト１３ａは蓋板１４ｃ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１３ａの外部への突出
端部はサーボモータ１２（図１、３、４参照）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１
３を回動操作できるようにしてある。

【００４４】図６に示す例では、シャフト１３ａの外部
への突出端部に扇形ギヤ１３ｂの回転中心部を一体に連
結し、この扇形ギヤ１３ｂの外周部のギヤ面１３ｃに、
サーボモータ１２により回転駆動される減速ギヤ（図示
せず）が噛み合い、サーボモータ１２の回転動力が扇形
ギヤ１３ｂを介してシャフト１３ａに伝達されるように
なっている。

【００４５】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７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。このシール部材のうち、シー
ル部材４０、４２は弁体１３の外周面と弁ハウジング１
４の第１収納部１４ａの内周面との間に配置されてお
り、また、シール部材４１は、弁体１３と第１収納部１
４ａの相互の軸方向の一端面間に配置されている。

【００４６】このシール部材４０、４１、４２は弁体１
３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１３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１３の開度（弁体回転角）に応じて、制御流路１
７０により図８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。

【００４７】この図８に示す相関関係を実現するため
に、上記弁体１３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
は以下のごとく設定されている。弁体１３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およびバイパス側開口部１７２によ
り温水入口パイプ１９及びバイパス用開口２１の開口面
積Ａ１、Ａ３を調整する。制御流路１７０の入口側開口
部１７１、１７１ａは、シール部材４０の円形の穴部４
０ａ（図７参照）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は図示のごとき嘴形状であり、
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４０
ａに連通するようになっている。

【００４８】また、バイパス側開口部１７２は長方形状
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は円形状になっている。ま
た、弁体１３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１７３、１７３ａを配
置し、この出口側開口部１７３、１７３ａにより温水出
口パイプ２０の開口面積Ａ２を調整する。弁体１３の制
御流路１７０の出口側開口部１７３、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７に示すように、弁体１
３の回動中心を通過する細長形状であり、弁体１３の回
動中心部位は一段と細くした形状にしてある。

【００４９】一方、弁体１３の出口側開口部１７３、１
７３ａは、弁体１３の最大冷房（暖房停止）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。以上の説明から理解されるよう
に、弁体１７の入口側開口部１７１、１７１ａとシール
部材２３の穴部２３ａとにより、温水入口パイプ１９か
らの温水の絞り部を形成し、弁体１７の出口側開口部１
７３、１７３ａとシール部材２４の穴部２４ａとによ
り、温水出口パイプ２０への温水の絞り部を形成し、弁
体１７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への絞り部を形
成している。図７、８において、符号Ａ１〜Ａ３はこの
各絞り部の開口面積を示す。

【００５０】第４実施形態では、上記した構成にて定差
圧弁６を流量制御弁４に一体化しているものであり、次
に、バイパス側温水と、熱交換器３からの戻り温水との
合流部Ｏの構成について説明する。図５に示すように、
弁ハウジング１４の第２収納部１４ｂは、熱交換器３か
らの戻り温水が流れる第２温水入口パイプ３８ａ部分の
流路形状をＬ字状に屈曲させている。

【００５１】従って、熱交換器３からの戻り温水は、第
２温水入口パイプ３８ａ部分の流路内を矢印Ｂのごとく
図５下方へ屈曲した流れとなる。これに対し、バイパス
側温水は矢印Ｃのごとく図５上方へ向かう流れとなるの
で、バイパス側温水と、熱交換器３からの戻り温水は略
１８０°逆方向から対向状に合流することになる。従っ
て、第４実施形態においても、第１、第２実施形態と同
様に、バイパス側温水による戻り温水の堰止め作用を良
好に発揮できる。

【００５２】なお、第４実施形態では、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、温水と送風空
気との間で熱交換を行うコアー部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
（全パス）タイプとして構成されている。 （第５実施形態）図９、図１０は第５実施形態を示すも
ので、第４実施形態のごとく定差圧弁６を一体化した流
量制御弁４に、サーボモータ１２を一体化し、さらに、
これら機器（４、６、１２）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たもの
である。

【００５３】図９、１０において、定差圧弁６、流量制
御弁４部分は、第４実施形態と同じであるので、説明を
省略して、熱交換器３およびサーボモータ１２との結合
関係を説明すると、暖房用熱交換器３のコアー部３ｃは
入口側タンク３ａから出口側タンク３ｂへの一方向（矢
印Ｄ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おり、コアー部３ｃには、多数の
並列配置された偏平チューブ３ｄとコルゲートフィン３
ｅが備えられている。

【００５４】そして、暖房用熱交換器３の出口側タンク
３ｂの一端と、流量制御弁４の弁ハウジング１４の第２
収納部１４ｂに一体成形された第２温水入口パイプ３８
ａとの間を温水配管５０により接続している。また、弁
ハウジング１４の第１収納部１４ａに一体成形された温
水出口パイプ２０は、暖房用熱交換器３の入口側タンク
３ａの一端に直接結合されている。

【００５５】なお、図１０では、サーボモータ１２部分
の図示を省略している。サーボモータ１２の回転は、図
９に示す減速ギヤー機構１２ａを介して、流量制御弁４
の弁体１３のシャフト１３ａに連結された扇形ギヤ１３
ｂに伝達される。以上の構成により、第５実施形態で
は、流量制御弁４に定差圧弁６及びサーボモータ１２等
を一体化しておき、さらにこれらを熱交換器３に一体化
することができる。

【００５６】次に、本発明の特徴とするバイパス側温水
による戻り温水の堰止め作用の効果を実験データにより
説明すると、図１１は第４、第５実施形態のごとく流量
制御弁４に定差圧弁６等を一体化したものを対象とし、
そして、〜の３つのタイプの試作品について、アイ
ドル時（エンジン回転数：７５０ｒｐｍ）からエンジン
回転数を６０００ｒｐｍまで高めた場合における、熱交
換器３の吹出空気温度の変動を測定したものである。す
なわち、図１１は、流量制御弁４の各弁体開度におい
て、アイドル時の吹出空気温度に対するエンジン回転
数：６０００ｒｐｍにおける吹出空気温度の変動値を測
定したものである。

【００５７】試作品は、熱交換器３からの戻り温水
と、バイパス側温水とを合流部Ｏにおいて略１８０°逆
方向から対向状に合流させるタイプであり、かつ合流部
Ｏと流量制御弁４の弁体（ロータ）１３の中心との距離
Ｌが４２ｍｍのものである。また、試作品は、熱交換
器３からの戻り温水と、バイパス側温水とを合流部Ｏに
おいて直交状に合流させるタイプであり、かつ合流部Ｏ
と流量制御弁４の弁体（ロータ）１３の中心との距離Ｌ
が４２ｍｍのものである。さらに、試作品は、試作品
と同様に、熱交換器３からの戻り温水と、バイパス側
温水とを合流部Ｏにおいて直交状に合流させるタイプで
あり、かつ合流部Ｏと流量制御弁４の弁体（ロータ）１
３の中心との距離Ｌが１００ｍｍに拡大されたものであ
る。

【００５８】図１１において、バイパス流量は、エンジ
ン回転数：６０００ｒｐｍにおけるバイパス側温水の流
量である。本実験に用いた流量制御弁４は図８に示す開
度特性を持っており、弁体１３の開度が４０°のとき、
バイパス流量が最大（２０リットル／ｍｉｎ）となる。
ちなみに、アイドル時のバイパス流量は０．６リットル
／ｍｉｎである。

【００５９】試作品は、バイパス側温水による堰止め
効果が最も高いため、アイドル時→６０００ｒｐｍのエ
ンジン回転数変動に対して、熱交換器３の吹出空気温度
変動を４°Ｃに抑制することができた。試作品は、試
作品に比してバイパス側温水による堰止め効果が低下
するため、アイドル時→６０００ｒｐｍのエンジン回転
数変動に対して、熱交換器３の吹出空気温度の変動が８
°Ｃとなった。

【００６０】試作品は、試作品に比して、距離Ｌの
拡大により合流部Ｏでのバイパス側温水の動圧が低下
し、堰止め効果が低下するため、アイドル時→６０００
ｒｐｍのエンジン回転数変動に対して、熱交換器３の吹
出空気温度の変動が１６°Ｃとなった。以上の実験デー
タから、合流部Ｏと流量制御弁４の弁体（ロータ）１３
の中心との距離Ｌは、なるべく小さくした方が好まし
く、具体的には、１００ｍｍ以内とするのがよい。

【００６１】なお、弁体開度が６０°以上に大きくなる
と、熱交換器３への温水流量が増加して、熱交換器３の
吹出空気温度が飽和するという特性を持っているため、
エンジン回転数の変動による吹出空気温度の変動はどの
試作品であっても非常に小さくなる。それ故、本発明の
バイパス側温水による堰止め効果は、弁体１３の中間開
度付近で最も有効に発揮される。 （他の実施形態）なお、本発明は自動車用の温水式暖房
装置に限らず、暖房用熱交換器３に加わる温水圧力が変
動する温水式暖房装置であれば、家庭用等の種々の用途
の暖房装置にも適用できることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す温水回路図であ
る。

【図２】エンジン回転数と温水圧力（締切り圧）との関
係を示すグラフである。

【図３】本発明の第２実施形態を示す温水回路図であ
る。

【図４】本発明の第３実施形態を示す温水回路図であ
る。

【図５】本発明の第４実施形態を示す流量制御弁と定差
圧弁との一体化構成を示す断面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図７】第４実施形態における流量制御弁の弁体部分の
斜視図である。

【図８】第４実施形態における流量制御弁の弁体の開口
特性図である。

【図９】本発明の第５実施形態を示す流量制御弁と熱交
換器との一体化構成を示す上面図で、流量制御弁の蓋板
を取り外した状態を示す。

【図１０】図９の一部断面正面図である。

【図１１】本発明による吹出空気温度変動の抑制効果を
示すグラフである。

【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（圧力応動
弁）、１３、３０……弁体、１４、２５、２６…ハウジ
ング、Ｏ…合流部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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空気を加熱する暖房用熱交換器
   （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、 このバイパス回路（５）に設けられ、前記温水供給源
   （１）から供給される温水の圧力上昇に応じて、前記バ
   イパス回路（５）の開度を増大する圧力応動弁（６）
   と、 この圧力応動弁（６）から流出したバイパス側温水と前
   記暖房用熱交換器（３）から流出した戻り温水とを合流
   させる合流部（Ｏ）とを備え、 この合流部（Ｏ）において、前記圧力応動弁（６）から
   のバイパス側温水の流れにより前記暖房用熱交換器
   （３）からの戻り温水の流れを堰止めるようにしたこと
   を特徴とする温水式暖房装置。
2. 【請求項２】 前記合流部（Ｏ）において、前記圧力応
   動弁（６）からのバイパス側温水の流れ方向が前記暖房
   用熱交換器（３）からの戻り温水の流れ方向に対して、
   対向状に合流するようにしたことを特徴とする請求項１
   に記載の温水式暖房装置。
3. 【請求項３】 前記合流部（Ｏ）において、前記圧力応
   動弁（６）からのバイパス側温水の流れ方向が前記暖房
   用熱交換器（３）からの戻り温水の流れ方向に対して、
   直交状に合流するようにしたことを特徴とする請求項１
   に記載の温水式暖房装置。
4. 【請求項４】 前記暖房用熱交換器（３）の出口側温水
   流路と、前記バイパス回路（５）との合流点に、前記圧
   力応動弁（６）が設置されており、 前記圧力応動弁（６）の弁体（３０）を収納するハウジ
   ング（１４、２５、２６）内に、前記合流部（Ｏ）を配
   置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１
   つに記載の温水式暖房装置。
5. 【請求項５】 前記バイパス回路（５）および前記圧力
   応動弁（６）が前記流量制御弁（４）に一体に構成され
   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
   つに記載の温水式暖房装置。
6. 【請求項６】 前記流量制御弁（４）が前記暖房用熱交
   換器（３）に一体に構成されていることを特徴とする請
   求項５に記載の温水式暖房装置。
7. 【請求項７】 前記流量制御弁（４）の中心位置と前記
   合流部（Ｏ）との間の距離（Ｌ）を１００ｍｍ以内とし
   たことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに
   記載の温水式暖房装置。
8. 【請求項８】 水冷式の走行用エンジン（１）を有する
   自動車に搭載され、前記温水供給源が前記水冷式の走行
   用エンジン（１）であることを特徴とする請求項１ない
   し７のいずれか１つに記載の温水式暖房装置。