JP2001159471A - 流量調整弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温水中の異物によるシール性低下の抑制 【解決手段】 弁ハウジング７には高さｈ２のリブ２０
〜２２が形成されており、弁体６は弁ハウジング７に対
して間隙を設けて支持される。リブ２０は高さｈ１のシ
ート面１９上に形成されている。リブ２０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
が形成されていない部分と弁体との間には、ｈ３（ｈ２
−ｈ１）だけ間隙が形成され、最大暖房時、制御流路１
２ａと第２の温水出口パイプ１０とを連通させる連通路
となっている。そのため、第２の温水出口パイプ１０が
全閉となる最大暖房時であっても温水を滞留させない。
そのため、温水中の異物を流量制御弁４から排出させる
ことができ、異物による弁体６のロータ面の傷の発生を
抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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。

【０００２】

【従来の技術】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１
２に示すような流量制御弁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５
３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。

【０００３】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と弁ハウジング５１と
の間には隙間５８が形成される。このように、弁体５４
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鋳
砂など）のかみ込みを防止するとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】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
全閉（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と弁ハウジング５１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があった。

【０００５】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制御弁において、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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明によれば、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。

【０００７】さらに、請求項２の発明によれば、前記連
通路となる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隔である
ので、連通路には温水が流入しにくい。そのため、暖房
用熱交換器に流入する温水量の低減を抑制でき、暖房用
熱交換器の暖房能力の低下を抑制できる。

【０００８】また、請求項３の発明によれば、前記連通
路の間隔を、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすること
により、最大暖房時におけるバイパス回路側への温水流
入による暖房用熱交換器の暖房能力の低下を１０％以内
とすることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の望ましい実施形態を図に基づ
いて説明する。

【００１０】（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暖房装置に適用
した実施の形態について述べる。

【００１１】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は本発明で
ある流路切替弁で、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。

【００１２】続いて、本発明である流路切替弁４につい
て詳細に述べる。

【００１３】６はナイロ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。

【００１４】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
周壁面には温水入口パイプ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
温水出口パイプ８の軸中心から偏位した位置に形成され
ている。

【００１５】円柱状の弁体６には、上記各パイプ９、１
０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１２ａ、１２ｂ（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っている。シャフ
ト１３の突出端は図示しないレバーを介してモータなど
のアクチュエータに連結され、回動操作されるように構
成されている。ここで、シャフト１３の回転駆動は、手
動操作にて行ってもよい。貫通孔１５の内周面に沿って
リング状に形成された溝１５ａにはＯリング１６が配置
されており、シールしている。

【００１６】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、シールを
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。

【００１７】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１２ａ周囲の
うち、弁体６の軸方向のみに沿って密着している。

【００１８】また、図に示すように、板バネ１８は、ス
テンレス等の耐食性金属バ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７ｂに支持され、板バネ１８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、板バネ１８の弾性力をシール部材１７の他端１
７２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。

【００１９】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、シール部材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、極力小さい弾性力を有しており、これにより、弁体
６は軽快に回動することができる。

【００２０】弁ハウジング７の内壁面７ａのうち、開口
部１１の周辺部には、所定の高さｈ１（例えば、０．８
ｍｍ）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７ａ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、板バネ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。

【００２１】これらのリブ２０〜２２は弁ハウジング７
の内壁面７ａに対して高さｈ２を有しており、弁ハウジ
ング７の内壁面７ａ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。

【００２２】なお、リブ２０は弁体６の軸方向において
一部しか形成されていない。そのため、このリブ２０が
形成されていない部分は、弁ハウジング７の内壁面７ａ
に対してシート面１９の高さｈ１だけしか有していな
い。そのため、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、この間隙Ｂ
は第２の温水出口パイプ１０と、間隙Ａおよび制御流路
１２ｂとを連通させる連通路となっている。なお、この
間隙Ｂの間隔はリブ２０の高さｈ２とシート面１９の高
さとの差であるｈ３となっている。

【００２３】続いて、本実施の形態の作動について述べ
る。

【００２４】流量制御弁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１２ａ，１２ｂ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。

【００２５】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１２ｂは全開とな
る。この際、制御流路１２ａ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。

【００２６】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１２ａ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１２ｂは弁ハウジン
グ７の内壁面７ａ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。

【００２７】本実施の形態によれば、リブ２０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の温水出口パイプ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。

【００２８】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
時などの鋳物砂など）を流路切替弁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って弁体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。

【００２９】また、図９（ａ）に示すように、弁体６と
シート面１９の全体とが接触する構造（ｈ３＝０）と比
べて、弁体６と弁ハウジング７ａ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。

【００３０】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７ａ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（ｈ２＜ｈ３）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。

【００３１】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の間隔ｈ３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。

【００３２】（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とを互いの軸線が一致す
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。

【００３３】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１２ｂ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２
０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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要部を示す断面図である。

【図２】本発明を適用する温水回路を示すシステム図で
ある。

【図３】流量制御弁の上面図である。

【図４】流量制御弁の側面図である。

【図５】Ａ−Ａ線における流量制御弁の断面図である。

【図６】弁ハウジングの内壁面の形状を示す斜視図であ
る。

【図７】最大暖房時における弁体の位置を示すＢ−Ｂ線
断面図である。

【図８】非暖房時における弁体の位置を示すＢ−Ｂ線断
面図である。

【図９】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
鋳砂性を示すものである。

【図１０】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】本発明の第２の実施の形態を示す図である。

【図１２】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制御弁の断面図であり、図
１２（ｂ）は、従来技術における弁体の軸方向に垂直な
面における流量制御弁の断面図である。

【符号の説明】 １…エンジン、３…熱交換器、４…流量制御弁、５…バ
イパス回路、６…弁体、７…弁ハウジング、７ａ…内壁
面、１２ａ、１２ｂ…制御流路、２０〜２２…リブ、Ｂ
…連通路である間隙

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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
   換器側出口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
   弁ハウジングの内壁面と前記弁体との間に間隙を設けて
   前記弁体を支持するリブと、 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とを有し、 この連通路を介して、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ことを特徴
   とする流量制御弁。
2. 【請求項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隔であることを特徴
   とする請求項１記載の流量制御弁。
3. 【請求項３】 前記連通路の間隔は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の
   うちいずれか１つに記載の流量調整弁。