JPH1044747A - 温水式暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン回転変動による熱交換器吹出空気温
度の変動を抑制する。 【解決手段】 エンジン１からの温水により空気を加熱
する暖房用熱交換器３と、この暖房用熱交換器３をバイ
パスして温水を流すバイパス回路５と、エンジン１から
の温水圧力上昇に応じてバイパス回路５の開度を増大す
る圧力応動弁６と、エンジン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とともに、エンジン１か
らの温水を暖房用熱交換器３側とバイパス回路５側とに
切り替える３方弁タイプの流量制御弁４とを備える。こ
の流量制御弁４にエンジン１からの温水を供給する温水
入口パイプ１９の断面積Ｓ１に対して、流量制御弁４の
弁体１３内の制御流路１７０および圧力応動弁６の弁体
３０の絞り部を経路して流れるバイパス回路５側温水の
最小通水面積ＳＯを７５％以上の大きさとした。

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制御する
流量制御装置を備え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。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、特開平
８−７２５２９号公報等において、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
の従来の装置は、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、この圧力応動弁によ
り暖房用熱交換器前後の差圧の上昇（熱交換器への温水
流量の増加）を抑制して、熱交換器吹出空気温度の変動
を抑制するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置について、本発明者らが実際に試作して、実験
検討したところ、圧力応動弁を設けるだけでは、温水圧
力変動（エンジン回転数変動）に起因する熱交換器吹出
空気温度の変動幅を十分低減することができず、実用化
を図る上での障害となることが判明した。

【０００６】そこで、本発明は上記点に鑑みて、バイパ
ス回路に温水の圧力上昇に応じて開度を増大する圧力応
動弁を設けた温水式暖房装置において、温水圧力変動に
起因する熱交換器吹出空気温度の変動低減効果を高める
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図７は上記従来の装置に
基づいて具体化した流量制御装置の比較品であり、この
比較品では、図９に示すように、圧力応動弁の弁体が最
大限リフトしても（最大開度になっても）、流量制御弁
の全開度にわたって、エンジン回転数：６０００ｒｐｍ
における熱交換器吹出空気温度をアイドル時の値まで引
き下げることができず、熱交換器吹出空気温度が変動し
てしまう。

【０００８】この吹出空気温度の変動は、バイパス回路
側の通水面積が小さくて、エンジン回転数が６０００ｒ
ｐｍのごとき高回転になったとき、この回転上昇、すな
わち、温水圧力上昇に見合ったバイパス流量をバイパス
回路側へ逃がすことができないことに起因していること
が図９の実験を通じて分かった。そこで、本発明は、温
水圧力上昇に見合ったバイパス流量をバイパス回路側へ
逃がすことが可能となる通水面積について、種々実験検
討した結果、バイパス回路（５）側の最小通水面積（Ｓ
Ｏ）を、流量制御弁（４）の温水入口（１９）の断面積
（Ｓ１）の７５％以上に設定することにより、吹出空気
温度の変動を効果的に低減できることを見い出した。

【０００９】このようなバイパス回路側の最小通水面積
の設定により、上記目的を達成できるのである。なお、
図９、および本発明の実施形態品のデータを示す図１０
の実験の詳細については、後述の実施形態の中で述べ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１〜図６は本発明の一実施形態
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。図１は温水回路を示すもの
で、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。

【００１１】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の回転数が変動しても、暖房用熱交換器３の前後差
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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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１３ａ（後述の図３参
照）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。

【００１６】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）はほぼ全開状
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。

【００１７】上記した図１では、温水回路を理解し易い
ようにするために、流量制御弁４に対して定差圧弁６を
別体として図示しているが、実際には、流量制御弁４に
バイパス路５および定差圧弁６が一体化されている。次
に、この一体化構造を図２、図３に基づいて具体的に説
明する。図２、図３において、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１
４は第１収納部１４ａを有しており、この第１収納部１
４ａは図２の紙面垂直方向に略筒状に延びるように成形
されている。この第１収納部１４ａ内に円柱状の弁体１
３が回動可能に配置され、収納されている。

【００１８】また、弁ハウジング１４には、第１収納部
１４ａに隣接して、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、図３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。

【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３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。

【００２１】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（ばね手段）３２のばね力が閉弁方向（図２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５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。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１
３ｂを介してシャフト１３ａに伝達されるようになって
いる。

【００２３】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４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は弁体１３の外周面と弁ハウジン
グ１４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
１４ａの相互の軸方向の一端面間に配置されている。

【００２４】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５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。

【００２５】この図５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
は図６に示すごとく設定されている。図６（ａ）は図３
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６（ｂ）は弁体１３
の円周面の展開形状を示し、図６（ｃ）は弁体１３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６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。

【００２６】図６（ｂ）、（ｃ）および図２に示すよう
に、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。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４参照）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、弁体開度が３０°を超えると嘴形状の先端部
分から穴部４０ａに連通するようになっている。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。

【００２７】また、バイパス側開口部１７２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。

【００２８】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１７
３、１７３ａ（図６（ａ）、図２参照）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
４、図６（ａ）に示すように、弁体１３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。

【００２９】一方、弁体１３の出口側開口部１７３、１
７３ａは、弁体１３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１３が微
小流量制御域の回動位置（例えば弁体開度＝４０°以下
の開度位置）にあるとき、穴部２４ａと連通する微小開
口部１７３′を形成している。

【００３０】以上の説明から理解されるように、弁体１
３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
絞り部を形成し、弁体１３の出口側開口部１７３、１７
３ａとシール部材４１の穴部４１ａとにより、温水出口
パイプ２０への温水の絞り部を形成し、弁体１３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４、５において、符号Ａ１〜Ａ３はこの各絞り部の開
口面積を示す。

【００３１】なお、図２、３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。

【００３２】なお、図示しないが、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
を図ってもよい。次に、上記構成において作動を説明す
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。

【００３３】これにより、弁体１３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。

【００３４】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（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１３の制御流路１７０
のバイパス側側開口部１７２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、１７３ａが温水出口パイプ２０のシ
ール部材４１の穴部４１ａと連通せず，温水出口パイプ
２０を全閉する。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】次に、微少能力時には、弁体１３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（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
中間部アの圧力を下げることができる。

【００３８】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。

【００３９】次に、中間能力時においては、弁体１３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３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。

【００４０】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。

【００４１】次に、中間能力時〜大能力時においては、
弁体１３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３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。

【００４２】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。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
に定差圧弁６を設けるとともに、バイパス回路５側の最
小通水面積の確保により良好に解消している。

【００４３】以下、この点について詳述すると、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３
６、３７間の圧力差を一定値に維持するように作用す
る。

【００４４】しかし、実際には、従来装置に基づく図７
の比較品の構成では、エンジン回転数が６０００ｒｐｍ
のごとき高回転になったとき、定差圧弁６の弁体３０が
最大限リフトしても（最大開度になっても）、エンジン
回転の上昇に見合った量のバイパス流量をバイパス回路
５側へ逃がすことができないため、図９に示すごとく熱
交換器吹出空気温度が変動してしまう。

【００４５】図７の比較品の基本的構成は、図２に示す
本発明の実施形態品と同一であるが、図７の比較品にお
ける、バイパス回路５側へのバイパス流量に関与する各
絞り部の通水面積ａ〜ｄは、図８の左欄に示す通りであ
った。この図８に示す通水面積ａ〜ｄを持った比較品に
ついて、アイドル時（エンジン回転数：７５０ｒｐｍ）
と、エンジン高回転時（エンジン回転数：６０００ｒｐ
ｍ）との両方の熱交換器吹出空気温度を測定したとこ
ろ、図９に示す結果が得られた。

【００４６】なお、図９および後述の図１０において、
横軸は定差圧弁６の弁体３０のリフト量（開弁量）であ
り、このリフト量は弁体３０を弁外部から強制的に変位
させて設定したものである。また、アイドル時の熱交換
器吹出空気温度、は、弁体３０のリフト量＝０（弁
体３０の閉弁時）の状態における値だけを示している
が、エンジン回転数：６０００ｒｐｍ時の熱交換器吹出
空気温度′、′は、弁体３０の各リフト量における
値を示している。

【００４７】ここで、実験に供した熱交換器３は前述し
た一方向流れ（全パス）タイプのコア部３ｃを有するも
のであって、熱交換器吹出空気温度、′は、一方向
流れ（全パス）タイプのコア部３ｃにおける温水入口側
の４か所の平均温度であり、熱交換器吹出空気温度、
′は一方向流れ（全パス）タイプのコア部３ｃにおけ
る温水出口側の４か所の平均温度である。

【００４８】また、図９、１０の実験において、熱交換
器３の吸込空気温度は１０°Ｃである。図９の実験デー
タから理解されるように、比較品では、温水入口側の熱
交換器吹出空気温度、′の温度差ΔＴａは、定差圧
弁リフト量を最大値（１２ｍｍ）にしても、流量制御弁
４の開度＝２０°のときに、＋６°Ｃ、流量制御弁４の
開度＝３０°のときに、＋４°Ｃ、流量制御弁４の開度
＝４０°のときに、＋１３°Ｃとなり、エンジン回転数
上昇に伴う熱交換器吹出空気温度の変動を吸収できない
ことがわかる。

【００４９】この熱交換器吹出空気温度の変動は、定差
圧弁４の開弁だけでは、エンジン回転数が６０００ｒｐ
ｍのごとき高回転になったとき、この回転上昇、すなわ
ち、温水圧力上昇に見合ったバイパス流量をバイパス回
路側へ逃がすことができないために発生すると考えられ
る。これに対し、本実施形態品では、バイパス回路５側
へのバイパス流量に関与する各絞り部の通水面積ａ〜ｄ
を、図８の右欄に示す通り設定して、熱交換器吹出空気
温度の変動を測定したところ、図１０に示す結果が得ら
れた。

【００５０】本実施形態品では、バイパス回路５側の各
絞り部の通水面積ａ、ｃ、ｄをそれぞれ上記比較品より
も拡大しているため、流量制御弁４の開度＝２０°のと
きは、定差圧弁リフト量が１、２５ｍｍになると、エン
ジン回転数：６０００ｒｐｍ時の熱交換器吹出空気温度
′、′をアイドル時の熱交換器吹出空気温度、
まで引き下げることができる。

【００５１】また、流量制御弁４の開度＝３０°のとき
は、定差圧弁リフト量が１．３７ｍｍになると、エンジ
ン回転数：６０００ｒｐｍ時の熱交換器吹出空気温度
′、′をアイドル時の熱交換器吹出空気温度、
まで引き下げることができる。さらに、流量制御弁４の
開度＝４０°のときは、定差圧弁リフト量が２．６ｍｍ
になると、エンジン回転数：６０００ｒｐｍ時の熱交換
器吹出空気温度′、′をアイドル時の熱交換器吹出
空気温度、まで引き下げることができる。

【００５２】つまり、本実施形態品では、上記した定差
圧弁リフト量＝１．２５ｍｍ、１．３７ｍｍ、２．６ｍ
ｍがそれぞれ流量制御弁４の開度＝２０°、３０°、４
０°における熱交換器吹出空気温度の変動を吸収可能な
リフト量となる。次に、図１１は上記した熱交換器吹出
空気温度の変動を吸収可能なリフト量に基づいて算出さ
れるバイパス回路５側の必要最小通水面積ＳＯ、および
この必要最小通水面積ＳＯと温水入口パイプ１９の断面
積Ｓ１との比（％）を縦軸にとり、横軸に流量制御弁４
の開度θを取ったものである。ここで、温水入口パイプ
１９は、直径φ＝１３ｍｍのものである。

【００５３】図１１から理解されるように、バイパス回
路５側の必要最小通水面積ＳＯは、熱交換器吹出空気温
度の制御領域では、流量制御弁４の開度θの増加ととも
に増加し、そして、弁開度θ＝５０°以上の領域では、
バイパス回路５側の必要最小通水面積ＳＯは略９５ｍｍ
² の一定値となることが分かった。つまり、バイパス回
路５側の必要最小通水面積Ｓを上記９５ｍｍ² より大き
い１００ｍｍ² 以上とすれば、エンジン回転数の変動に
起因する熱交換器吹出空気温度の変動が吸収可能とな
る。

【００５４】上記１００ｍｍ² の面積は、直径φ＝１３
ｍｍの温水入口パイプ１９の断面積との比（％）でみる
と、７５％となる。以上のことから、バイパス回路５側
の必要最小通水面積Ｓを、温水入口パイプ１９の断面積
の７５％以上に設定することにより、エンジン回転数の
変動による熱交換器吹出空気温度の変動が吸収可能とな
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】本発明の一実施形態を示す温水回路図である。

【図２】本発明の一実施形態における流量制御弁と定差
圧弁との一体化構成を示す断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図４】本発明の一実施形態における流量制御弁の弁体
部分の分解斜視図である。

【図５】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６】（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７】本発明の比較品を示すもので、流量制御弁と定
差圧弁とを一体化した構成の断面図である。

【図８】本発明および比較品におけるバイパス回路側の
絞り部通水面積を示す図表である。

【図９】比較品における、熱交換器吹出空気温度の変動
の実験結果を示すグラフである。

【図１０】本発明における、熱交換器吹出空気温度の変
動の実験結果を示すグラフである。

【図１１】本発明による、流量制御弁開度とバイパス回
路側の必要最小通水面積との関係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、１９…温水入口パイプ（温
水入口）。

Claims (4)

【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、 この暖房用熱交換器（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）の開度を増大する弁体（３０）を有す
   る圧力応動弁（６）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とともに、前記温水供給
   源（１）からの温水を前記暖房用熱交換器（３）側と前
   記バイパス回路（５）側とに切り替える弁体（１３）を
   有する３方弁タイプの流量制御弁（４）とを備え、 前記流量制御弁（４）に前記温水供給源（１）からの温
   水を供給する温水入口（１９）の断面積（Ｓ１）に対し
   て、前記流量制御弁（４）の弁体（１３）内の制御流路
   （１７０）および圧力応動弁（６）の弁体（３０）の絞
   り部を経路して流れる前記バイパス回路（５）側温水の
   最小通水面積（ＳＯ）を７５％以上の大きさとしたこと
   を特徴とする温水式暖房装置。
2. 【請求項２】 前記流量制御弁（４）の弁体（１３）は
   回動可能なロータとして構成されており、 前記圧力応動弁（６）の弁体（３０）にはばね手段（３
   ２）のばね力が作用しており、このばね力に抗して前記
   弁体（３０）のリフト量が温水圧力の増加に応じて増加
   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】 前記流量制御弁（４）は前記弁体（１
   ３）を収納するハウジング（１４）を有しており、 このハウジング（１４）内に前記バイパス回路（５）お
   よび前記圧力応動弁（６）が収納され、 前記流量制御弁（４）に前記バイパス回路（５）および
   前記圧力応動弁（６）が一体に構成されていることを特
   徴とする請求項１または２に記載の温水式暖房装置。
4. 【請求項４】 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４のいずれか１つに記載の温水式暖房装置。