JP2002274160A - 温水制御弁及びこれを用いた車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再熱式の車両用空調装置に用いられる温水制
御弁における流量特性を向上させると共に、温水供給源
で生じる流量変動の影響を受けにくくする。 【解決手段】 温水を導入する第１ポート３１Ａ、ヒー
タコアへ温水を送出する第２ポート３１Ｂ、ヒータコア
からの温水を引き込む第３ポート、第１ポート３１Ａか
らの温水をエンジン系へ戻す第４ポート３１Ｄを設け
る。各ポートの連結部分に設けたロータ弁２３の回動に
より、第１ポート３１Ａからの温水の全量を第４ポート
３１Ｄへ導く加熱停止流路位置と、第１ポート３１Ａか
らの温水を弁開度に応じて第２ポート３１Ｂ及び第４ポ
ート３１Ｄへ分配する加熱量調整流路位置と、第１ポー
ト３１Ａからの温水の全量を第２ポート３１Ｂへ導く最
大加熱流路位置との切り換えを可能とする。第４ポート
３１Ｄへ繋がる戻り流路３６に、温水の流量に応じて抵
抗を付与する抵抗付与部材３７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車室内
を空調する車両用空調装置に適用される温水制御弁及び
これを用いた車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等の車両には冷房、除
湿、暖房といった空気調和を行い、乗員に快適な車室内
環境を提供する車両用空調装置が装備されている。この
ような車両用空調装置には、従来より「エアミックス
式」及び「再熱式」と呼ばれるものがある。

【０００３】一方のエアミックス式は、導入空気の全量
がエバポレータを通過した後、ヒータコアと呼ばれてい
る温水熱交換器を通過する導入空気量がエアミックスダ
ンパの開度に応じて調整されるものである。そして、ヒ
ータコア下流側に設けられるエアミックスチャンバ部分
において、ヒータコアを通過して加熱された導入空気と
ヒータコアを通過しない導入空気とが混合されので、両
者の混合割合によって各吹出口から吹き出す空調空気の
温度調節を行うことができる。このようなエアミックス
式は、エアミックスダンパの開閉動作を行うスペースや
エアミックスチャンバ部分が必要となるため、装置の小
型化が困難なことに加えて、通風抵抗が大きくなるとい
う問題を有している。

【０００４】これに対し、再熱式の車両用空調装置は、
導入空気の全量がエバポレータ及びヒータコアを通過
し、ヒータコアに供給する温水流量を温水制御弁で調整
して温度制御するものである。すなわち、ヒータコアの
加熱能力は温水流量に応じて変化するので、各吹出口か
ら吹き出す空調空気の温度は、ヒータコアの加熱能力を
調整することで制御可能となる。従って、導入空気の流
れ方向にエバポレータ及びヒータコアを対向させて直列
に配置すればよいので、エアミックス方式で必要なエア
ミックスダンパの開閉動作を行うスペースやエアミック
スチャンバ部分が不要となり、装置の小型化や通風抵抗
の低減に有利である。なお、一般的な自動車用の車両用
空調装置では、走行用エンジンの冷却に用いられるエン
ジン冷却水系から、エンジン冷却水の一部が温水として
ヒータコアに導入されている。

【０００５】上述したように、再熱式の車両用空調装置
においては、温水制御弁でヒータコアに供給する温水の
流量を制御しているが、たとえば特開平７−３０００１
２号公報に記載された温水循環式暖房装置のように、温
水制御弁（流量制御弁）として従来より４ポートのバタ
フライバルブなどが採用されている。

【０００６】図２２及び図２３に示す温水制御弁１２１
は、いわゆる４ポート・３ウェイのバタフライバルブで
あり、エンジン系から温水を導入する第１ポート１２
２、ヒータコアへ温水を送出する第２ポート１２３、ヒ
ータコアから熱交換後の温水を導入する第３ポート１２
４、そしてエンジン系へ温水を戻す第４ポート１２５の
４つのポートを備えている。各ポートは平面視９０度ピ
ッチで４方向に配置され、平板状の弁体１２７が図示省
略の駆動手段により弁軸１２６と一体に、図２３に実線
で表示した位置と想像線で表示した位置との間で９０度
の範囲を回動する。

【０００７】この結果、第１ポート１２２から導入した
温水の全量を第４ポート１２５へ導く指示開度０％の加
熱停止流路位置と、第１ポート１２２から導入した温水
を開度に応じて第２ポート１２３及び第４ポート１２５
へ分配する加熱量調整流路位置と、第１ポート１２２か
ら導入した温水の全量を前記第２ポート１２３へ導く指
示開度１００パーセントの最大加熱流路位置との３つの
流路形態中から、運転状況に応じて適宜選択することが
できる。なお、図２３に実線で表示した弁体１２７の位
置が加熱流路停止位置、想像線で表示した弁体１２７の
位置が最大加熱流路位置である。

【０００８】このようなバタフライバルブの流量特性
は、図２４に示すように、弁開度（％）の小さい領域で
はほぼ直線的に比較的緩やかな増加を示し、弁開度が大
きくなって１００％に近づいた時点で急激に増加する。
ここで、弁開度１００％の状態とは上述した最大加熱流
路位置のことであり、エンジンから導入した温水の全量
がヒータコアへ供給される。また、弁開度０％の状態と
は上述した加熱停止流路位置のことであり、エンジンか
ら導入した温水の全量がヒータコアをバイパスしてその
ままエンジンへ戻される。従って、弁開度０％以上１０
０％未満の間が加熱流量調整流路位置となり、弁開度が
増すにつれて図示した流量特性の如くヒータコアへ供給
される温水の流量が増す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した再
熱式車両用空調装置においては、エバポレータを通過し
ていったん冷却及び除湿された導入空気（冷凍サイクル
の運転が停止されている場合は単にエバポレータを通過
した導入空気）をヒータコアで加熱（再熱）し、ヒータ
コアの加熱能力を調整することで所望の吹出温度に制御
している。ヒータコアの加熱能力は、温水温度が一定で
あれば供給される温水流量とほぼ比例する関係にあるた
め、実質的には温水制御弁の開度制御を実施して温水の
供給量を調整している。

【００１０】このような温水制御弁の開度制御を行う場
合、最大加熱流路位置または最大加熱流路位置に近い最
大暖房運転では、乗員に暖房感を与えるため高い吹出温
度が求められているので、指示開度を大きくして温水の
全量またはほぼ全量をヒータコアへ送出すればよい。一
方、加熱流路停止位置に近い温度調整運転では、いった
んエバポレータで冷却された導入空気（冷風）を所望の
温度まで再熱することになり、ヒータコアにおける加熱
能力の制御をきめ細やかにかつ正確に行うことが求めら
れる。

【００１１】このような事情から、上述したバタフライ
弁の有する基本特性は、再熱式車両用空調装置の温水制
御弁として好ましいものである。すなわち、弁開度の小
さい領域では緩やかにほぼ直線的な流量変化をするため
加熱能力の制御を容易にし、弁開度がある程度大きくな
って実質的にきめ細かい流量制御をあまり必要としない
最大暖房運転の時点で急激な流量変化をするため、十分
な暖房能力を得られるようになる。従って、このような
特性をさらに使いやすいものとするためには、直線的な
流量変化の領域をさらに広げ、弁開度の変化に対応する
温水流量の変化をより小さく（傾きを小さく）すること
が望まれる。

【００１２】しかしながら、車両用空調装置において温
水を供給する側となるエンジン系では、運転状態により
エンジン回転数がアイドリング時の低回転数（たとえば
５００ｒｐｍ程度）から急加速時等の高回転数（たとえ
ば５０００ｒｐｍ程度）まで大きく変動する。このた
め、エンジンからベルト駆動で駆動力を得ているエンジ
ン冷却水ポンプの回転数もこの影響を受けて大きく変動
し、ヒータコアに供給される温水の流量（圧力）にも大
きな変動が生じることとなる。

【００１３】このような温水の流量変動は、温水流量と
ほぼ比例するヒータコアの加熱能力に大きな影響を及ぼ
し、結果として所望の吹出温度が得られないことがあ
る。特に、温水制御弁が加熱量調整流路位置にあり、そ
の指示開度が低い温度調整運転の条件では、きめ細かい
流量制御が求められていることから、流量変動によるヒ
ータコアの加熱能力の変動がもたらす影響も大きくな
る。そして、たとえば冷房運転中にもかかわらず、吹出
温度が設定値より上昇して乗員に不快感を与えるといっ
た問題を生じることがある。

【００１４】また、このように、エンジン回転数が変動
した場合、それにともなってエバポレータにおける冷却
能力も変動することとなる。これにより、図２５に示す
ように、エバポレータ直後の吹き出し温度が、エンジン
回転数が上がるにしたがって低下してしまう。

【００１５】このため、エンジン回転数の変動があった
際に、単に、ヒータコアへ供給される温水の流量の変動
を抑えて安定化させただけでは、ヒータコアの後流側の
吹出温度も、エバポレータの冷却能力の変動と同様にエ
ンジン回転数の上昇にともなって低下してしまい、乗員
が希望した設定温度から大きく外れてしまうこととな
る。したがって、運転状況等に伴うエンジン回転数の変
動があっても、その変動に応じてヒータコアに供給され
る温水の流量が的確に調整されて、安定した加熱能力制
御を行うことが可能な温水制御弁の開発が望まれている
のが現状であった。

【００１６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、温水制御弁の流量特性をさらに向上させると共
に、温水供給源からの流量を的確に調整して、安定した
加熱能力制御を行うことができる温水制御弁及びこれを
用いた車両用空調装置を提供することを目的としてい
る。

【００１７】

【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記載の温水制御弁は、温水供給源から温水
を導入する入力ポートと、温水熱交換器へ温水を送出す
る出力ポートと、前記入力ポートから導入した温水を前
記温水供給源へ戻す戻りポートと、これら入力ポート、
出力ポート及び戻りポートが連結された連結部分にて回
動可能に支持されたロータ弁とを有する温水制御弁であ
って、前記ロータ弁の回動により、前記入力ポートから
導入した温水の全量を前記戻りポートへ導く加熱停止流
路位置と、入力ポートから導入した温水を弁開度に応じ
て前記出力ポート及び前記戻りポートへ分配する加熱量
調整流路位置と、前記入力ポートから導入した温水の全
量を前記出力ポートへ導く最大加熱流路位置との選択切
り換えが可能とされ、前記戻りポートへ繋がる戻り流路
には、戻される温水に、その流量に応じた抵抗を付与す
る抵抗付与部材が設けられていることを特徴としてい
る。

【００１８】このように、ロータ弁を回動させることに
より、入力ポートから導入されてロータ弁によって出力
ポートへ送出される温水の流量を良好に調整することが
できる。特に、戻り流路の途中に、温水に抵抗を付与す
る抵抗付与部材が設けられているので、温水供給源から
の温水の流量の増加に応じて、出力ポートから温水熱交
換器へ送出される温水の量を増加させることができ、こ
れにより、駆動源が共通であるエバポレータと温水熱交
換器とを積層させた再熱式の空調装置に用いた際に、エ
バポレータの冷却能力の変動に合わせて温水熱交換器に
よる暖房能力を連動させることができ、これにより、駆
動源の変動に関わらず、吹出温度を常に設定した温度に
維持させて安定化させることができる。

【００１９】請求項２記載の温水制御弁は、請求項１記
載の温水制御弁において、前記抵抗付与部材が、前記戻
り流路を構成する内壁面に固定された可撓性を有する板
体からなることを特徴としている。

【００２０】つまり、抵抗付与部材として戻り流路に設
けられた可撓性を有する板体によって、戻り流路を流さ
れる温水に、適度にしなりながら抵抗を付与し、入力ポ
ートに導入される温水の流量に応じて出力ポートへ送出
させる温水の流量を調節させることができる。

【００２１】請求項３記載の温水制御弁は、請求項１記
載の温水制御弁において、前記抵抗付与部材が、前記戻
り流路を塞ぐように配設され、中央部分にスリットが形
成された可撓性を有する薄膜からなることを特徴として
いる。

【００２２】すなわち、抵抗付与部材として戻り流路を
塞ぐように配設され、中央部分にスリットが形成された
可撓性を有する薄膜によって戻り流路を流さる温水に、
スリット間を通過する際に適度に抵抗を付与し、入力ポ
ートに導入される温水の流量に応じて出力ポートへ送出
させる温水の流量を調整させることができる。

【００２３】請求項４記載の温水制御弁は、請求項１〜
３のいずれか１項記載の温水制御弁において、前記抵抗
付与部材が、前記戻り流路に着脱可能に取り付けられて
いることを特徴としている。

【００２４】つまり、抵抗付与部材が着脱可能とされて
いるので、この抵抗付与部材の交換を容易に行うことが
でき、これにより、メンテナンスのための取り付け取り
外しの際あるいは駆動源の能力に応じて交換する際に極
めて有利である。

【００２５】請求項５記載の温水制御弁は、請求項１〜
４のいずれか１項記載の温水制御弁において、前記抵抗
付与部材が、前記ロータ弁に設けられ、このロータ弁が
前記加熱量調整流路位置とされた際に、前記戻りポート
へ繋がる流路に配設されることを特徴としている。

【００２６】このように、ロータ弁に設けられた抵抗付
与部材によって戻りポートへ送り出される温水に、タイ
ミング良く抵抗を付与することができる。

【００２７】請求項６記載の温水制御弁は、請求項１〜
５のいずれか１項記載の温水制御弁において、前記ロー
タ弁の周面に、前記加熱量調整流路位置にて前記入力ポ
ートと前記出力ポートとを連通する流路が形成され、該
流路は、その断面積が、前記ロータ弁の弁開度を大きく
する方向への回動方向後方側へ向かって次第に大きくさ
れていることを特徴としている。

【００２８】つまり、入力ポートに導入された温水を出
力ポートへ送り込むための流路が、その断面積が弁開度
を大きくする回転方向の後方側へ向かって緩やかに大き
くなるように形成されているので、加熱量調整流路位置
における温度調整をきめ細かく行うことができる。

【００２９】請求項７記載の温水制御弁は、請求項１〜
６のいずれか１項記載の温水制御弁において、前記ロー
タ弁が前記加熱停止流路位置とされた際に開口されて、
前記入力ポートと前記戻りポートとを連通させるバイパ
ス流路が設けられていることを特徴としている。

【００３０】このように、加熱停止流路位置に切り換え
られた際に、バイパス流路が開放されて、入力ポートか
らの温水が略無抵抗にて戻りポートへ戻されるので、ロ
ータ弁による出力ポートのシール部分において、戻り流
路に抵抗付与部材を設けたことによる加圧による温水の
漏れ出しの恐れをなくすことができ、不用意に暖房が行
われるような不具合をなくすことができる。

【００３１】請求項８記載の温水制御弁は、請求項１〜
７のいずれか１項記載の温水制御弁において、前記温水
熱交換器から熱交換後の温水を引き込む引込ポートを有
し、該引込ポートが前記戻りポートに連通されているこ
とを特徴としている。

【００３２】すなわち、温水熱交換器から熱交換後の温
水を引き込む引込ポートが戻りポートに連通されて設け
られているので、温水熱交換器から戻される温水の配管
に戻りポートを接続する手間を不要とすることができ、
装置全体のコンパクト化を図ることができる。

【００３３】請求項９記載の車両用空調装置は、内気ま
たは外気の導入空気を空調して車室内へ供給する再熱式
車両用空調装置であって、前記導入空気の送風手段と、
冷凍サイクルから供給される冷媒で前記導入空気を冷却
及び除湿するエバポレータと、温水供給源から供給され
る温水で前記導入空気を加熱する温水熱交換器と、各吹
出口に設けられた開閉ダンパとを具備し、前記温水熱交
換器へ供給する温水が請求項１〜８のいずれか１項に記
載の温水制御弁で流量制御されることを特徴としてい
る。

【００３４】このように、エバポレータの冷却能力の変
動に合わせて温水熱交換器による暖房能力を連動させる
ことができ、これにより、エバポレータ及び温水供給源
の駆動源の変動に関わらず、吹出口における吹出温度を
常に設定した温度に維持させて安定させることができ、
特に、リンク機構等によってレバーやつまみの操作量を
ロータ弁に伝達させて温度設定を行う手動式に用いて好
適である。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る温水制御弁及
びこれを用いた車両用空調装置の一実施形態を図面に基
づいて説明する。最初に、図１に基づいて車両用空調装
置の構成を説明する。この車両用空調装置は、再熱式の
ＨＶＡＣ（Heater, Ventilation, Air Conditioning)ユ
ニットと呼ばれているものであり、図中の符号１ａは外
気導入口、１ｂは内気導入口、２はブロワファン、３は
エバポレータ、４はヒータコア、５はケーシング、６は
吹出口、７は吹出口６に設けられた開閉ダンパ、１０は
ＨＶＡＣユニットである。なお、一般的なＨＶＡＣユニ
ット１０の場合、乗員の顔や上半身へ向けて冷風を吹き
出すフェイス吹出口、足元へ向けて温風を吹き出すフッ
ト吹出口、フロントガラスの内面等へ向けて温風を吹き
出すデフロスト吹出口を備えているが、フット吹出口に
ついては、ＨＶＡＣユニット１０のケーシング５とダク
トで連結された位置に吹出口及び開閉ダンパが設けられ
ている。

【００３６】このＨＶＡＣユニット１０では、内外気切
換ダンパ８を操作することで外気導入口１ａまたは内気
導入口１ｂのいずれか一方から導入空気（外気または内
気）を取り込み、送風手段として設けたブロワファン２
を運転して吹出口６の方向へ送風する。ブロワファン２
の後流側には、エバポレータ３及びヒータコア４が対向
して直列に配置されている。なお、エバポレータ３及び
ヒータコア４は、導入空気の全量が通過するようＨＶＡ
Ｃユニット１０の全流路断面にわたって配置されてい
る。ブロワファン２から送風された導入空気は、最初に
冷凍サイクル（図示省略）の構成要素であるエバポレー
タ３を通過する。この時、導入空気は液冷媒と熱交換し
て冷却され、除湿された冷風となる。なお、冷凍サイク
ルが運転されていない場合には、上述した導入空気は単
にエバポレータ３を通過するだけとなる。

【００３７】続いて、エバポレータ３を通過した導入空
気は、加熱源として温水を導入するヒータコア（温水式
熱交換器）４を通過し、温水との熱交換により加熱され
る。この温水は、温水供給源であるエンジン系Ｅから導
入される。すなわち、車両走行用のエンジンを冷却する
ため循環して高温となったエンジン冷却水の一部をＨＶ
ＡＣユニット１０に導入して利用するもので、ヒータコ
ア４へ供給する温水の流量は、ＨＶＡＣユニット１０に
求められる吹出温度や運転状況などに応じて、温水制御
弁２１を操作して制御される。ヒータコア４は、温水の
供給量にほぼ比例して加熱能力が増すので、吹出温度が
高く設定されている場合には温水供給量を増し、吹出温
度が低く設定されている場合には温水供給量を少なくす
る。こうして所望の吹出温度に加熱（再熱）された導入
空気は、吹出モードに応じて開状態とされる吹出口６か
ら車室内へ向けて吹き出される。

【００３８】次に、ヒータコア４に供給する温水の流量
制御を行う温水制御弁２１の構成について説明する。図
２〜図４に示すように、この温水制御弁２１は、ハウジ
ング２２と、このハウジング２２内に設けられたロータ
弁２３と、このロータ弁２３を支持する弁体支持板２４
と、ハウジング２２の上面に固定される蓋体２５とを有
している。ハウジング２２には、対向する両側面にポー
ト３１Ａ〜３１Ｄがそれぞれ二つずつ形成されている。

【００３９】具体的には、エンジン系Ｅから温水を導入
する入力ポートとしての第１ポート３１Ａ、ヒータコア
４へ温水を送出する出力ポートとしての第２ポート３１
Ｂ、ヒータコア４から熱交換後の温水を引き込む引込ポ
ートとしての第３ポート３１Ｃ、そして、エンジン系Ｅ
へ温水を戻す戻りポートとしての第４ポート３１Ｄが形
成されている。

【００４０】図５にも示すように、ハウジング２２に
は、平面視円形に形成された弁収納空間部３２が形成さ
れており、この弁収納空間部３２には、ポート３１Ａ、
３１Ｂに繋がる流路３３、３４が連通されている。ま
た、このハウジング２２には、ポート３１Ｃ、３１Ｄと
をつないで連通させる流路３５が形成されており、この
流路３５には、弁収納空間部３２と連通する戻り流路３
６が形成されている。

【００４１】戻り流路３６には、その途中に、抵抗付与
部材３７が設けられている。この抵抗付与部材３７は、
例えば、ＳＵＳ等の薄い金属板から形成されたもので、
その厚さとしては、２０〜５０μｍとされており、３０
μｍ程度が適切とされている。そして、この抵抗付与部
材３７は、図６に示すように、略直角に屈曲された下端
部を、戻り流路３６に形成された固定溝３８に配設し、
さらに保持部材３９を固定溝３８内に嵌合することによ
り、図７に示すように、断面視矩形状に形成された戻り
流路３６を塞ぐように配設されている。

【００４２】ハウジング２２に形成された平面視円形の
弁収納空間部３２には、前述したロータ弁２３が回動可
能に配設されている。このロータ弁２３は、図８〜図１
０に示すように、中央部分が弁体部４１とされている。
このロータ弁２３の弁体部４１の上下には、周方向にわ
たって溝部４２が形成されており、この溝部４２には、
Ｏリング４３が嵌合されて取り付けられている。

【００４３】このロータ弁２３を構成する弁体部４１
は、１７０°の角度の切欠部４４が形成されている。ま
た、この弁体部４１には、上面側から視て切欠部４４の
反時計回り方向側における外周面に、切込部４５が形成
されている。この切込部４５は、切欠部４４の端面から
反時計回り方向へ向かって５５°まで形成されており、
側面から視て、切欠部４４から離れるにしたがって切込
の幅寸法が次第に狭くされ、また、その深さ寸法も、次
第に浅くされている。なお、符号４６は、切欠部４４に
て上下に設けられて、ロータ弁２３を補強する補強柱で
あり、符号４７は、ロータ弁２３の上部に立設された操
作棒である。

【００４４】弁体支持板２４は、保持孔５１が形成され
た板体からなるもので、ハウジング２２の弁収納空間部
３２内に、ロータ弁２３を配設した状態にて、その上方
側から取り付けられるようになっている。そして、この
ように、弁体支持板２４を取り付けることにより、保持
孔５１内にロータ弁２３の上部に取り付けたＯリング４
３が嵌合されてロータ弁２３の上部側が保持され、ロー
タ弁２３の弁体部４１がハウジング２２に形成された流
路３３、３４及び戻り流路３６と連通可能とされ、その
上下がＯリング４３によってシールされるようになって
いる。

【００４５】ハウジング２２には、上記のように弁体支
持板２４を取り付けた後に、さらに、その上方から蓋体
２５が被せられ、その四隅に形成されたビス孔５２及び
ハウジング２２の四隅に形成されたビス孔５３へ図示し
ないビスを上方から挿通させ、ハウジング２２の下方か
ら図示しないナットを螺合させて蓋体２５を固定するこ
とにより、蓋体２５によってハウジング２２の内部が封
鎖されるようになっている。また、この蓋体２５には、
挿通孔５４が形成されており、ハウジング２２の上部に
取り付けられる際に、ハウジング２２の弁収納空間部３
２内に収納されたロータ弁２３の操作棒４７が挿通され
るようになっている。

【００４６】なお、このロータ弁２３に設けられて蓋体
２５の挿通孔５４から上方へ突出された操作棒４７は、
乗員によって操作される温度調整用のつまみやレバーと
連動して駆動する制御モータと連結されて、この制御モ
ータによって回転制御されたり、あるいは、温度調整用
のつまみやレバーとリンク機構によって連結されて、つ
まみやレバーの操作によって直接回転されるようになっ
ている。

【００４７】上記構造の温水制御弁２１によれば、制御
モータやリンク機構などの駆動手段によってロータ弁２
３が９０°の範囲にて回動するようになっている。つま
り、温水制御弁２１のロータ弁２３は、図１１に示すよ
うに、第１ポート３１Ａから導入した温水の全量を第４
ポート３１Ｄへ導く指示開度０％の加熱停止流路位置
と、図１２に示すように、第１ポート３１Ａから導入し
た温水を弁開度に応じて第２ポート３１Ｂ及び第４ポー
ト３１Ｄへ分配する加熱量調整流路位置と、図１３に示
すように、第１ポート３１Ａから導入した温水の全量を
第２ポート３１Ｂへ導く指示開度１００％の最大加熱流
路位置との３つの流路形態中から、運転状況に応じて適
宜選択することができるようになっている。なお、図１
１は、ロータ弁２３の弁角度が０°、図１２は、ロータ
弁２３の弁角度が３０°、図１３は、ロータ弁２３の弁
角度が９０°の状態を示している。

【００４８】次に、上記構造の温水制御弁２１のロータ
弁２３の各切換位置における温水の流れについて説明す
る。

【００４９】（１）加熱停止流路位置 図１１に示したように、ロータ弁２３が、弁角度０°と
された指示開度０％とされると、エンジン系Ｅからの温
水が、第１ポート３１Ａから流路３３へ導入され、ロー
タ弁２３の切欠部４４を介して戻り流路３６へ送り込ま
れ、その後、流路３５を介して第４ポート３１Ｄからエ
ンジン系Ｅへ戻される。つまり、流路３４がロータ弁２
３によって閉塞されているので、エンジン系Ｅからの温
水の全量がエンジン系Ｅへ戻される。これにより、エン
ジン系Ｅからの温水は、ヒータコア４へは送り込まれ
ず、したがって、ヒータコア４による暖房が行われず、
吹出口６には、エバポレータ３を通過して冷却、除湿さ
れた空気が吹き出される。

【００５０】（２）加熱量調整流路位置 図１２に示したように、ロータ弁２３が回動されると、
エンジン系Ｅからの温水が、第１ポート３１Ａから流路
３３へ導入され、ロータ弁２３の切欠部４４を介して戻
り流路３６へ送り込まれ、その後、流路３５を介して第
４ポート３１Ｄからエンジン系Ｅへ戻される。また、第
１ポート３１Ａから流路３３へ導入された温水の一部
は、ロータ弁２３の切込部４５へ入り込み、この切込部
４５から流路３４へ送り込まれる。

【００５１】そして、この流路３４へ送り込まれた温水
は、第２ポート３１Ｂからヒータコア４へ送り出され、
その後、ヒータコア４を通過して、第３ポート３１Ｃに
引き込まれ、流路３５を介して第４ポート３１Ｄからエ
ンジン系Ｅへ戻される。つまり、エンジン系Ｅからの温
水は、その一部がヒータコア４へ送り込まれ、したがっ
て、このヒータコア４によって暖房が行われ、吹出口６
には、エバポレータ３を通過して冷却、除湿され、その
後、ヒータコア４にてエンジン系Ｅから送り込まれた温
水の一部の熱によって加熱された空気が吹き出される。

【００５２】（３）最大加熱流路位置 図１３に示したように、ロータ弁２３が、弁角度９０°
とされた指示開度１００％とされると、エンジン系Ｅか
らの温水が、第１ポート３１Ａから流路３３へ導入さ
れ、ロータ弁２３の切欠部４４を介して流路３４へ送り
込まれ、その後、流路３４を介して第２ポート３１Ｂか
らヒータコア４へ送られ、ヒータコア４を通過して、第
３ポート３１Ｃに引き込まれ、流路３５を介して第４ポ
ート３１Ｄからエンジン系Ｅへ戻される。つまり、戻り
流路３６がロータ弁２３によって閉塞されているので、
エンジン系Ｅからの温水の全量がヒータコア４へ送り出
される。これにより、ヒータコア４によって最大の暖房
が行われ、吹出口６には、エバポレータ３を通過して冷
却、除湿され、その後、ヒータコア４にてエンジン系Ｅ
から送り込まれた全ての温水の熱によって加熱された空
気が吹き出される。

【００５３】このように、上記の温水制御弁２１では、
（１）、（２）、（３）のそれぞれの位置にて暖房の調
整を行うことができる。ここで、この温水制御弁２１
は、（２）の加熱量調整流路位置において、エンジン系
Ｅの温水の一部を第２ポート３１Ｂからヒータコア４へ
送り込むための切込部４５からなる流路の断面積が、弁
開度を大きくする回転方向の後方側へ向かって緩やかに
大きくなる形状に形成されているので、加熱量調整流路
位置における温度調整をきめ細かく行うことができる。

【００５４】また、このとき、エンジン系Ｅへ温水が戻
される戻り流路３６には、抵抗付与部材３７が設けられ
ているので、エンジン回転数に応じてエンジン系Ｅから
送り込まれる温水の流量が変化した場合、図１４に示す
ように、加熱量調整流路位置における弁開度に対する流
量の増加率が、エンジン回転数が高いほど大きくされ
る。

【００５５】これは、エンジン回転数が高くなりエンジ
ン系Ｅから送り込まれる温水の流量が増加するにしたが
って、戻り流路３６の途中に設けられた抵抗付与部材３
７による抵抗の付与が大きくなり、切込部４５を介して
第２ポート３１Ｂからヒータコア４へ流れ込む温水の流
量が増加することによるものである。

【００５６】ここで、前述したように、エンジン回転数
が変動した場合、それにともなってエバポレータ３にお
ける冷却能力も変動することとなり、図１５に示すよう
に、エバポレータ３直後の吹き出し温度は、エンジン回
転数が上がるにしたがって低下してしまう。

【００５７】しかしながら、上記温水制御弁２１によれ
ば、エンジン回転数が高くなってエンジン系Ｅから送り
込まれる温水の流量が増加するにしたがって、戻り流路
３６の途中に設けられた抵抗付与部材３７による抵抗の
付与が大きくなり、切込部４５を介して第２ポート３１
Ｂからヒータコア４へ流れ込む温水の流量が増加して、
暖房能力も増加するので、エバポレータ３の冷却能力の
変動が補われ、ヒータコア４の後流側の吹出口６からの
吹出温度は、安定した状態に保たれる。つまり、エバポ
レータ３の冷却能力の変動に影響を受けるようなことな
く、図１５で示すように、安定した吹出温度を確保する
ことができる。

【００５８】このように、上記温水制御弁２１及びこれ
を用いた車両用空調装置によれば、ロータ弁２３を回動
させることにより、第１ポート３１Ａから導入されてロ
ータ弁２３によって第２ポート３１Ｂへ送出される温水
の流量を良好に調整することができる。

【００５９】特に、戻り流路３６の途中に、温水に抵抗
を付与する抵抗付与部材３７が設けられているので、エ
ンジン系Ｅからの温水の流量の増加に応じて、第２ポー
ト３１Ｂからヒータコア４へ送出される温水の量を増加
させることができ、これにより、エバポレータ３の冷却
能力の変動に合わせてヒータコア４による暖房能力を連
動させることができ、エンジン回転数の変動に関わら
ず、吹出口６における吹出温度を常に設定した温度に維
持させて安定化させることができ、特に、リンク機構等
によってレバーやつまみの操作量をロータ弁２３に伝達
させて温度設定を行う手動式に用いて好適である。

【００６０】しかも、第１ポート３１Ａに導入された温
水を第２ポート３１Ｂへ送り込むための切込部４５から
なる流路が、その断面積が弁開度を大きくする回転方向
の後方側へ向かって緩やかに大きくなるように形成され
ているので、加熱量調整流路位置における温度調整をき
め細かく行うことができる。また、抵抗付与部材３７が
着脱可能とされているので、この抵抗付与部材３７の交
換を容易に行うことができ、これにより、メンテナンス
のための取り付け取り外しの際あるいはエンジン出力に
応じて交換する際に極めて有利である。

【００６１】さらには、ヒータコア４から熱交換後の温
水を引き込む第３ポート３１Ｃが第４ポート３１Ｄに連
通されて設けられているので、ヒータコア４から戻され
る温水の配管に第４ポートを接続する手間を不要とする
ことができ、装置全体のコンパクト化を図ることができ
る。

【００６２】なお、上記の例では、抵抗付与部材３７と
して、ＳＵＳ系の１枚の薄い金属板を用いたが、流量に
応じて金属板の枚数を増減させても良く、また、材料と
しては、金属板に限らず、樹脂等の膜を用いても良い。
図１６及び図１７に示すものは、戻り流路３６を塞ぐよ
うに設けられた樹脂からなる薄膜の中央に１本のスリッ
トを形成し、このスリットに温水を通過させて抵抗を付
与させるようにした抵抗付与部材３７であり、図１８及
び図１９に示すものは、同様に戻り流路３６を塞ぐよう
に設けられた樹脂からなる薄膜の中央に、十字状のスリ
ットを形成し、このスリットに温水を通過させて抵抗を
付与させるようにした抵抗付与部材３７である。

【００６３】そして、このような抵抗付与部材３７にあ
っても、戻り流路３６を流される温水に、スリット間を
通過する際に適度に抵抗が付与され、第１ポート３１Ａ
に導入される温水の流量に応じて第２ポート３１Ｂへ送
出させる温水の流量を調整されることができる。

【００６４】また、抵抗付与部材３７は、第１ポート３
１Ａから導入されて戻り流路３６を通る温水に抵抗を付
与することができる箇所であれば、戻り流路３６の途中
に限定されることはなく、図２０に示すように、ロータ
弁２３の切欠部４４からなる流路に設け、戻り流路３６
へ送り込まれる温水に抵抗を付与させるようにしても良
く、このように、ロータ弁２３に抵抗付与部材３７を設
けることにより、第４ポート３１Ｄへ送り出される温水
に、タイミング良く抵抗を付与することができる。

【００６５】図２１に示すものは、ハウジング２２に、
弁収納空間部３２と流路３５とに連通するバイパス流路
５５を形成したものである。このバイパス流路５５は、
ロータ弁２３が、弁角度０°とされた前述の（１）の指
示開度０％である加熱停止流路位置よりもさらに、例え
ば、１０°戻した際に開放されるようになっている。つ
まり、この時点において、流路３４がロータ弁２３によ
って閉塞された加熱停止流路位置とされている。

【００６６】そして、このようなバイパス流路５５を設
けた温水制御弁２１によれば、エンジン系Ｅからの温水
が、第１ポート３１Ａから流路３３へ導入され、ロータ
弁２３の切欠部４４を介して戻り流路３６及びバイパス
流路５５へ送り込まれ、流路３５を介して第４ポート３
１Ｄからエンジン系Ｅへ戻される。

【００６７】ここで、バイパス流路５５には、戻り流路
３６のように、抵抗付与部材３７が設けられていないの
で、第１ポート３１Ａから導入された温水が円滑にエン
ジン系Ｅへ戻されることとなる。

【００６８】つまり、戻り流路３６に抵抗付与部材３７
を設けると、その上流側が加圧されるため、ロータ弁２
３によるヒータコア４へつながる流路３４のシールが弱
いと、その部分から流路３４へ漏れ出して、冷房時に不
用意にヒータコア４にて暖房が行われる恐れがあるが、
バイパス流路５５を有する図２１に示した構造の温水制
御弁２１によれば、流路３４を閉塞した加熱停止流路位
置にて、抵抗付与部材３７が設けられていないバイパス
流路５５が開放されて、第１ポート３１Ａからの温水が
略無抵抗にてエンジン系Ｅへ戻されるので、ロータ弁２
３による流路３４のシール部分における加圧による温水
の漏れ出しの恐れをなくすことができ、冷房時において
不用意に暖房が行われるような不具合をなくすことがで
きる。

【００６９】なお、上記の温水制御弁２１の構成は上述
した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができ
るのは勿論である。

【００７０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の温水制
御弁及びこれを用いた車両用空調装置によれば、下記の
効果を得ることができる。請求項１記載の温水制御弁に
よれば、ロータ弁を回動させることにより、入力ポート
から導入されてロータ弁によって出力ポートへ送出され
る温水の流量を良好に調整することができる。特に、戻
り流路の途中に、温水に抵抗を付与する抵抗付与部材が
設けられているので、温水供給源からの温水の流量の増
加に応じて、出力ポートから温水熱交換器へ送出される
温水の量を増加させることができ、これにより、駆動源
が共通であるエバポレータと温水熱交換器とを積層させ
た再熱式の空調装置に用いた際に、エバポレータの冷却
能力の変動に合わせて温水熱交換器による暖房能力を連
動させることができ、これにより、駆動源の変動に関わ
らず、吹出温度を常に設定した温度に維持させて安定化
させることができる。

【００７１】請求項２記載の温水制御弁によれば、抵抗
付与部材として戻り流路に設けられた可撓性を有する板
体によって、戻り流路を流される温水に、適度にしなり
ながら抵抗を付与し、入力ポートに導入される温水の流
量に応じて出力ポートへ送出させる温水の流量を調節さ
せることができる。

【００７２】請求項３記載の温水制御弁によれば、抵抗
付与部材として戻り流路を塞ぐように配設され、中央部
分にスリットが形成された可撓性を有する薄膜によって
戻り流路を流さる温水に、スリット間を通過する際に適
度に抵抗を付与し、入力ポートに導入される温水の流量
に応じて出力ポートへ送出させる温水の流量を調整させ
ることができる。

【００７３】請求項４記載の温水制御弁によれば、抵抗
付与部材が着脱可能とされているので、この抵抗付与部
材の交換を容易に行うことができ、これにより、メンテ
ナンスのための取り付け取り外しの際あるいは駆動源の
能力に応じて交換する際に極めて有利である。

【００７４】請求項５記載の温水制御弁によれば、ロー
タ弁に設けられた抵抗付与部材によって戻りポートへ送
り出される温水に、タイミング良く抵抗を付与すること
ができる。

【００７５】請求項６記載の温水制御弁によれば、入力
ポートに導入された温水を出力ポートへ送り込むための
流路が、その断面積が弁開度を大きくする回転方向の後
方側へ向かって緩やかに大きくなるように形成されてい
るので、加熱量調整流路位置における温度調整をきめ細
かく行うことができる。

【００７６】請求項７記載の温水制御弁によれば、加熱
停止流路位置に切り換えられた際に、バイパス流路が開
放されて、入力ポートからの温水が略無抵抗にて戻りポ
ートへ戻されるので、ロータ弁による出力ポートのシー
ル部分において、戻り流路に抵抗付与部材を設けたこと
による加圧による温水の漏れ出しの恐れをなくすことが
でき、不用意に暖房が行われるような不具合をなくすこ
とができる。

【００７７】請求項８記載の温水制御弁によれば、温水
熱交換器から熱交換後の温水を引き込む引込ポートが戻
りポートに連通されて設けられているので、温水熱交換
器から戻される温水の配管に戻りポートを接続する手間
を不要とすることができ、装置全体のコンパクト化を図
ることができる。

【００７８】請求項９記載の車両用空調装置によれば、
エバポレータの冷却能力の変動に合わせて温水熱交換器
による暖房能力を連動させることができ、これにより、
エバポレータ及び温水供給源の駆動源の変動に関わら
ず、吹出口における吹出温度を常に設定した温度に維持
させて安定させることができ、特に、リンク機構等によ
ってレバーやつまみの操作量をロータ弁に伝達させて温
度設定を行う手動式に用いて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 再熱式ＨＶＡＣユニットの構成例を示す図で
ある。

【図２】 本発明の実施形態例の温水制御弁の構成及び
構造を説明する温水制御弁の分解斜視図である。

【図３】 本発明の実施形態例の温水制御弁の構成及び
構造を説明する温水制御弁の平面図である。

【図４】 本発明の実施形態例の温水制御弁の構成及び
構造を説明する温水制御弁の図３におけるＡ−Ａ断面図
である。

【図５】 本発明の実施形態例の温水制御弁を構成する
ハウジングの平面図である。

【図６】 本発明の実施形態例の温水制御弁の戻り流路
に設けられた抵抗付与部材の構造を説明する戻り流路の
側断面図である。

【図７】 本発明の実施形態例の温水制御弁の戻り流路
に設けられた抵抗付与部材の構造を説明する戻り流路の
断面図である。

【図８】 本発明の実施形態例の温水制御弁に設けられ
たロータ弁の形状を説明するロータ弁の平面図である。

【図９】 本発明の実施形態例の温水制御弁に設けられ
たロータ弁の形状を説明するロータ弁の側面図である。

【図１０】 本発明の実施形態例の温水制御弁に設けら
れたロータ弁の形状を説明するロータ弁の側面図であ
る。

【図１１】 本発明の実施形態例の温水制御弁における
温水の流量制御を説明する温水制御弁の概略平面図であ
る。

【図１２】 本発明の実施形態例の温水制御弁における
温水の流量制御を説明する温水制御弁の概略平面図であ
る。

【図１３】 本発明の実施形態例の温水制御弁における
温水の流量制御を説明する温水制御弁の概略平面図であ
る。

【図１４】 本発明の実施形態例の温水制御弁における
弁開度とヒータコアへの流量との関係を示すグラフ図で
ある。

【図１５】 本発明の実施形態例の温水制御弁を用いた
場合の導入空気の温度状態を示すグラフ図である。

【図１６】 本発明の実施形態例の温水制御弁の戻り流
路に設けられた抵抗付与部材の他の例を説明する戻り流
路の断面図である。

【図１７】 本発明の実施形態例の温水制御弁の戻り流
路に設けられた抵抗付与部材の他の例を説明する戻り流
路の断面図である。

【図１８】 本発明の実施形態例の温水制御弁の戻り流
路に設けられた抵抗付与部材の他の例を説明する戻り流
路の断面図である。

【図１９】 本発明の実施形態例の温水制御弁の戻り流
路に設けられた抵抗付与部材の他の例を説明する戻り流
路の断面図である。

【図２０】 本発明の他の実施形態例の温水制御弁の構
造を説明する温水制御弁の概略平面図である。

【図２１】 本発明の他の実施形態例の温水制御弁の構
造を説明する温水制御弁の概略平面図である。

【図２２】 従来の温水制御弁の構造を示す斜視図であ
る。

【図２３】 従来の温水制御弁における弁体動作を示す
概略断面図である。

【図２４】 従来の温水制御弁における弁開度とヒータ
コアへの流量との関係を示すグラフ図である。

【図２５】 従来の温水制御弁を用いた場合の導入空気
の温度状態を示すグラフ図である。

【符号の説明】

２ ブロワファン（送風手段） ３ エバポレータ ４ ヒータコア（温水熱交換器） ６ 吹出口 ７ 開閉ダンパ １０ ＨＶＡＣユニット（再熱式車両用空調装置） ２１ 温水制御弁 ２３ ロータ弁 ３１Ａ 第１ポート（入力ポート） ３１Ｂ 第２ポート（出力ポート） ３１Ｃ 第３ポート（引込ポート） ３１Ｄ 第４ポート（戻りポート） ３２ 弁収納空間部（連結部分） ３６ 戻り流路 ３７ 抵抗付与部材 ４５ 切込部（流路） ５５ バイパス流路 Ｅ エンジン系（温水供給源）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 寛 愛知県名古屋市中村区岩塚町字九反所60番 地の１ 中菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3H067 AA12 AA38 CC04 CC32 CC35 CC38 CC44 DD03 DD12 EA14 EC07 EC30 FF11 FF17 GG13 GG23

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温水供給源から温水を導入する入力ポー
   トと、温水熱交換器へ温水を送出する出力ポートと、前
   記入力ポートから導入した温水を前記温水供給源へ戻す
   戻りポートと、これら入力ポート、出力ポート及び戻り
   ポートが連結された連結部分にて回動可能に支持された
   ロータ弁とを有する温水制御弁であって、 前記ロータ弁の回動により、前記入力ポートから導入し
   た温水の全量を前記戻りポートへ導く加熱停止流路位置
   と、入力ポートから導入した温水を弁開度に応じて前記
   出力ポート及び前記戻りポートへ分配する加熱量調整流
   路位置と、前記入力ポートから導入した温水の全量を前
   記出力ポートへ導く最大加熱流路位置との選択切り換え
   が可能とされ、 前記戻りポートへ繋がる戻り流路には、戻される温水
   に、その流量に応じた抵抗を付与する抵抗付与部材が設
   けられていることを特徴とする温水制御弁。
2. 【請求項２】 前記抵抗付与部材は、前記戻り流路を構
   成する内壁面に固定された可撓性を有する板体からなる
   ことを特徴とする請求項１記載の温水制御弁。
3. 【請求項３】 前記抵抗付与部材は、前記戻り流路を塞
   ぐように配設され、中央部分にスリットが形成された可
   撓性を有する薄膜からなることを特徴とする請求項１記
   載の温水制御弁。
4. 【請求項４】 前記抵抗付与部材は、前記戻り流路に着
   脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか１項記載の温水制御弁。
5. 【請求項５】 前記抵抗付与部材は、前記ロータ弁に設
   けられ、このロータ弁が前記加熱量調整流路位置とされ
   た際に、前記戻りポートへ繋がる流路に配設されること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の温水制
   御弁。
6. 【請求項６】 前記ロータ弁の周面には、前記加熱量調
   整流路位置にて前記入力ポートと前記出力ポートとを連
   通する流路が形成され、該流路は、その断面積が、前記
   ロータ弁の弁開度を大きくする方向への回動方向後方側
   へ向かって次第に大きくされていることを特徴とする請
   求項１〜５のいずれか１項記載の温水制御弁。
7. 【請求項７】 前記ロータ弁が前記加熱停止流路位置と
   された際に開口されて、前記入力ポートと前記戻りポー
   トとを連通させるバイパス流路が設けられていることを
   特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の温水制御
   弁。
8. 【請求項８】 前記温水熱交換器から熱交換後の温水を
   引き込む引込ポートを有し、該引込ポートが前記戻りポ
   ートに連通されていることを特徴とする請求項１〜７の
   いずれか１項記載の温水制御弁。
9. 【請求項９】 内気または外気の導入空気を空調して車
   室内へ供給する再熱式車両用空調装置であって、 前記導入空気の送風手段と、冷凍サイクルから供給され
   る冷媒で前記導入空気を冷却及び除湿するエバポレータ
   と、温水供給源から供給される温水で前記導入空気を加
   熱する温水熱交換器と、各吹出口に設けられた開閉ダン
   パとを具備し、前記温水熱交換器へ供給する温水が請求
   項１〜８のいずれか１項に記載の温水制御弁で流量制御
   されることを特徴とする車両用空調装置。