冷却水制御バルブ装置
【課題】バルブの不具合でエンジンの冷却水温度が上昇した場合に、この上昇に遅れることなく、開になるフェイルセーフ用バルブを備える冷却水制御バルブ装置を提供する。
【解決手段】エンジン冷却システムは、エンジン１とラジエータ３との間で冷却水を循環させるメイン流路４と、ラジエータ３をバイパスするバイパス流路５とを備える。冷却水制御バルブ装置１０は、メイン流路４における冷却水の流量を制御するために、メイン流路４における冷却水の流量を調節するメインバルブ１１を備える。また、メイン流路４から分岐してメインバルブ１１を迂回するように配設された迂回流路６７を有する。この迂回流路６７を開閉する弁本体部４１を有するとともに、冷却水の温度に基いて弁本体部４１を開閉可能とする温度検知媒体４２を備える。温度検知媒体４２は、迂回流路６７とバイパス流路５の分岐部に配設される。
【解決手段】エンジン冷却システムは、エンジン１とラジエータ３との間で冷却水を循環させるメイン流路４と、ラジエータ３をバイパスするバイパス流路５とを備える。冷却水制御バルブ装置１０は、メイン流路４における冷却水の流量を制御するために、メイン流路４における冷却水の流量を調節するメインバルブ１１を備える。また、メイン流路４から分岐してメインバルブ１１を迂回するように配設された迂回流路６７を有する。この迂回流路６７を開閉する弁本体部４１を有するとともに、冷却水の温度に基いて弁本体部４１を開閉可能とする温度検知媒体４２を備える。温度検知媒体４２は、迂回流路６７とバイパス流路５の分岐部に配設される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジンを水冷する際の冷却水を制御する冷却水制御バルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両のエンジンにおいては、エンジンの暖機性能の向上やエンジンを最適な温度で動作させることによる燃費向上等を目的として、エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させるメイン通路とは別に、ラジエータをバイパスしてそのままエンジンに戻すバイパス通路を設けるとともに、メイン通路に冷却水制御バルブを設け、この冷却水制御バルブの開度を冷却水温とその他の値に応じて調節することによって、メイン通路を流れてラジエータによって冷却される冷却水の量を制御することが検討されている。例えば、冷却水温が低いエンジン始動時等においては、メイン通路を遮断して冷却水を、ラジエータに通さずにバイパス通路からエンジンにそのまま戻し、エンジンの暖機を促進させるようにする。また、例えば、暖気後もエンジンにおける燃料の燃焼を最適化するように冷却水の温度を制御するために、冷却水制御バルブの開閉（開度）を調整する。
【０００３】
このような冷却水制御バルブでは、例えば、ステッピングモータ等に駆動されるロータリ式のバルブや温度で動作するサーモスタット式のバルブなどが検討されている。なお、サーモスタット式のバルブとは、温度で変位するサーモスタットやサーモワックス等を用い、これらの温度による変位でバルブを開閉作動させるものである。
【０００４】
ここで、万が一冷却水制御バルブが閉じた状態で動作しなくなると、冷却水がラジエータで冷却されることなく、バイパス通路によりエンジンを循環することになり、冷却水温度が上昇する。そのままエンジンを作動させるとオーバーヒートする虞がある。そこで、冷却水制御バルブとは別に冷却水制御バルブが閉じた状態で作動しなくなること等により冷却水の温度が上昇した際に作動する熱的保護デバイスに設けたバルブによって、冷却水をラジエータ側に循環させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、熱的保護デバイスに設けたバルブがフェイルセーフ機構になる。なお、熱的保護デバイスに設けたバルブは、たとえば、サーモスタット、サーモワックス、形状記憶合金、所定温度で溶融する合金とばねの組み合わせ等の温度によって変位するデバイスを用いたバルブであり、冷却水温度が設定温度以上に上昇すると、温度によりデバイスが変位して、バルブが開放状態になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１０−５２８２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１では、メインの制御バルブが閉弁状態になると、エンジンから冷却水制御バルブまでの通路の冷却水の流れが止まった状態になり、その通路から分岐した熱的保護デバイスの通路の流れも同様に止まった状態となる。そのため、エンジンを循環する冷却水の温度に対して、熱的保護デバイスで検知される温度には温度差が生じてしまう。すなわち、エンジンにおける冷却水温度が上昇してから閉状態の冷却水制御バルブ部分の冷却水の温度が上昇するまでには大きな時間差が生じることになる。これにより、熱的保護デバイスにおいてエンジン冷却水の温度を適切に検知できないという問題がある。
【０００８】
また、冷却水制御バルブが閉の状態で動作しないような不都合が生じ、エンジンがオーバーヒートする虞が生じる場合には、冷却水制御バルブがラジエータとエンジンとの間の冷却水通路を閉じた状態で、エンジン側から流出した冷却水はバイパス通路を通って再びエンジン側に流入することになる。
【０００９】
ここで、冷却水制御バルブが閉の状態であることから、冷却水制御バルブの部分では冷却水が止まった状態であり、エンジンを循環する冷却水の温度に対して、冷却水制御バルブの部分で止まった冷却水の温度が低くなってしまう。すなわち、エンジンにおける冷却水温度が上昇してから閉状態の冷却水制御バルブ部分の冷却水の温度が上昇するまで大きな時間差が生じることになる。この冷却水制御バルブの部分に、上述の温度により変位するデイバスによって動作するフェイルセーフ用のバルブを設けた場合に、エンジンの冷却水の温度変化に対して、フェイルセーフ用のバルブの動作が遅れることになる。
【００１０】
また、フェイルセーフ用のバルブの動作が遅れないように予め冷却水制御バルブおよびその近傍の却水温度の温度分布を見込んだ温度設定でフェイルセーフのバルブが制御されるようにした場合に、冷却水制御バルブの制御温度と、フェイルセーブ用のバルブが開になる温度との差がなくなり、正常に作動している状態でも、フェイルセーフ用のバルブが開放してしまう虞がある。すなわち、冷却水制御バルブが閉の場合には、冷却水制御バルブ部分の冷却水の温度変化がエンジン側に対して遅くなるが、冷却水制御バルブが開の場合には、冷却水制御バルブ部分の冷却水の温度変化がエンジン側と略等しくなる。しかし、フェイルセーフ用のバルブがサーモスタット式の場合に、開閉の設定温度を状況に応じて制御できないので、冷却水制御バルブが閉の場合と開の場合とにおける冷却水制御バルブ部分の冷却水の温度変化に対応しきれない。
【００１１】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、冷却水制御バルブの閉弁時にエンジンの冷却水温度を的確に検知し、閉から開になることが可能なバルブを備える冷却水制御バルブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の冷却水制御バルブ装置は、エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させるメイン流路と、前記ラジエータをバイパスして前記エンジンから流出した前記冷却水を前記エンジンに戻すバイパス流路とを備えるエンジン冷却システムの前記メイン流路における前記冷却水の流量を制御する冷却水制御バルブ装置であって、
前記メイン流路における冷却水の流量を調節するバルブと、
前記メイン流路と分岐して前記バルブを迂回するように配設された迂回流路と、
前記バルブとは別に独立して動作して前記迂回流路を開閉する弁本体部を有するとともに、前記冷却水の温度に基いて前記弁本体部を開閉可能とする温度検知媒体とを備え、
前記温度検知媒体は、前記迂回流路と前記バイパス流路の分岐部に配設されることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明においては、バイパス流路が温度検知媒体を経由するように構成されることによって、バルブの閉弁時にも温度検知媒体が適切にエンジン冷却水の温度を検知でき、開弁できる。バルブに不具合が生じて、バルブを閉から開にできない状態になった場合に、冷却水がバイパス流路を通過し、冷却水がラジエータで冷却されないことによりエンジンでは冷却水の温度が上昇する。これにより、バイパス流路もほぼ同時に温度上昇することになる。
【００１４】
ここで、メイン流路には、冷却水制御バルブ装置のバルブ（メインバルブ）を迂回する迂回流路と、ラジエータをバイパスするバイパス流路とが接続されるが、メイン流路から分岐する迂回流路の部分でバイパス流路が分離するようになっている。したがって、少なくともメイン流路のバルブより上流側の迂回流路が分岐する部分から迂回流路のバイパス流路が分岐する部分を冷却水が流れることになる。弁本体部を温度の変化により開閉する温度検知媒体が迂回流路とバイパス通路の分岐部に設けられているので、バルブが閉じた状態でも、バイパス流路側に流れる冷却水が温度検知媒体の部分を通過することになる。
【００１５】
したがって、バルブの不具合によるエンジンの冷却水の温度上昇に対応して直ぐに温度検知媒体の温度が上昇し、弁本体部が例えば開になり、冷却水を閉じたバルブを迂回させてメイン流路に流入させ、冷却水をラジエータに送って冷却することができる。すなわち、温度検知媒体にエンジンでの温度上昇による熱の伝達が遅れ、弁本体部が作動する前にエンジンがさらに温度上昇してしまうのを抑制することができる。
これにより、バルブが故障等で開にならなくても、エンジンでの冷却水の温度上昇に対応してメイン流路からラジエータに冷却水を送って冷却水温度を下げることができる。したがって、エンジンのオーバーヒートを防ぐことができる。
【００１６】
請求項２に記載の冷却水制御バルブ装置は、請求項１に記載の発明において、前記バルブは、ロータを備えるロータリ型のバルブであり、前記ロータの回転角度を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、歯車列を有する動力伝達機構を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明においては、ロータリ型のバルブを用いることでロータの回転角度により流量の調整をすることが出来る。また、一定流量または停止する場合には、ロータの回転角度を保持することになるが、動力伝達機構として歯車列を用いることで、ロータを一定の回転角度に保持することが出来る。したがって、ロータの回転角度を保持するために電力を必要としない。
また、動力伝達機構として歯車列を用いることで、簡単な構成で流量調整可能である。
【００１８】
請求項３に記載の冷却水制御バルブ装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記温度検知媒体は、検出温度の変化により弁本体部が閉から開になる開閉弁であって、前記開閉弁を開とする設定温度が、前記バルブを開弁する設定温度範囲より高く設定されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の発明においては、冷却水を高温に設定する場合には、冷却水バルブを閉弁させ、温度検知媒体を用いて、冷却水温度を調整することが出来る。
【００２０】
請求項４に記載の冷却水制御バルブ装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記温度検知媒体および弁本体は、検出温度の変化により閉から開になるフェイルセーフ用バルブであって、冷却水温度が所定の温度以上になると開弁することを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明においては、温度検知媒体および弁本体が、フェイルセーフ用バルブであり、上述のようにメインのバルブが閉じた状態で作動しなくなった際に、作動してエンジンの温度上昇を防止する。これによりエンジンの温度上昇による不具合を防止することができる。
【００２２】
請求項５に記載の冷却水制御バルブ装置は、請求項１に記載の発明において、前記エンジン冷却システムは、前記エンジンとヒータ等の冷却水の循環を必要とする装置との間で冷却水を循環させる一つ以上のサブ流路を備え、
前記バルブは、前記サブ流路における冷却水の流量を調節可能になっていることを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載の発明においては、複数のサブ流路における冷却水の流量を１つのバルブで制御することが可能であり、複数のバルブを用いた場合に比較して、コストの低減と、小型化を図ることができる。また、複数の流路の開閉を制御する上では、例えば、上述のロータリバルブを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、冷却水制御バルブ装置では、冷却水制御バルブの閉弁時においてもエンジン冷却水の温度を的確に検知して開弁することが出来る。
また、温度検知媒体により的確に温度検知を行うことが出来るため、冷却水を高温に設定したい場合には、温度検知媒体の開弁温度を高温に設定することで、温度検知媒体で温度調整を行うことも出来る。さらに、バルブが不具合で開にならなくなった場合には、フェイルセーフ用であるバルブの温度検知媒体が冷却水の温度上昇を検知して開弁するので、冷却水の温度上昇に遅れることなく、フェイルセーフ用バルブの弁本体部を開放して冷却水をラジエータに送って冷却することができる。したがって、バルブの不具合による冷却水の温度上昇を防止し、温度上昇によりエンジン等に不具合が生じるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の冷却水制御バルブ装置が用いられるエンジン冷却システムの概略を示す冷却回路図である。
【図２】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視図である。
【図３】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視図である。
【図４】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視図である。
【図５】前記冷却水制御バルブ装置を示す断面図である。
【図６】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視断面図である。
【図７】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視断面図である。
【図８】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視断面図である。
【図９】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、この実施形態の冷却水制御バルブ装置１０が用いられるエンジン冷却システムは、エンジン１のウォータジャケット１ａに連通して設けられる冷却水制御バルブ装置１０と、ウォータジャケット１ａに連通して設けられて、冷却水を循環させるためのウォータポンプ２と、冷却水を冷却するためのラジエータ３と、前記ウォータジャケット１ａから冷却水制御バルブ装置１０、ラジエータ３およびウォータポンプを通って再びウォータジャケット１ａに戻るように水を循環させるためのメイン流路４とを備えている。
【００２７】
また、エンジン冷却システムでは、バイパス流路５が、ラジエータ３をバイパスした状態、すなわち、ラジエータ３を通らずに、冷却水制御バルブ装置１０からウォータポンプ２に至るように設けられ、冷却水制御バルブ装置１０がメイン流路４を閉としても、バイパス流路５を通ってウォータジャケット１ａの水がウォータポンプ２により循環させられるようになっている。なお、ウォータポンプ２はエンジン１の駆動力で駆動させられる。
【００２８】
これにより、エンジン始動時等の冷却水位温度が低い状態の場合に、冷却水制御バルブ装置１０でメイン流路４を閉とすることにより、エンジン１の発熱により冷却水がラジエータ３で冷却されることなく加熱されるようになっている。
また、冷却水制御バルブ装置１０と、ウォータポンプ２との間には、メイン流路４およびバイパス流路５に加えてヒータ６を通るサブ流路６ａと、スロットル７（スロットル用ウォータジャケット）を通るサブ流路７ａとが備えられている。また、各流路は、例えば、配管により形成されている。
【００２９】
また、自動車では、排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が行われる場合がある。ＥＧＲは、排気の一部を吸気側に還流して再度エンジンに吸気させる技術であり、これにより、窒素酸化物濃度の低減などを図ることができる。
ＥＧＲバルブ９は、吸気側に還流される排気量を制御するためのものであり、エンジンの冷却水により水冷されている。この実施形態では、ウォータポンプ２と、ウォータジャケット１ａとに接続されたＥＧＲ冷却流路９ａがＥＧＲバルブ９に接続されて冷却されるようになっている。この実施形態では、ＥＧＲ冷却流路９ａは、冷却水制御バルブ装置１０を通らない構成になっているが、通る構成としてもよい。
【００３０】
また、冷却水制御バルブ装置１０は、ロータリ式のメインバルブ１１を備え、このメインバルブ１１のロータ１２の回転角度により、メイン流路４と二つのサブ流路６ａ、７ａとにおける流量を変更可能（開閉可能）になっている。また、ロータ１２は、その回転角度により、例えば、メイン流路４を開とした状態で、ヒータ６用のサブ流路６ａの開閉や、開度の変更が可能になっている。たとえば、メイン流路４を開放状態に維持可能なロータ１２の回転角度の範囲内に、サブ流路６ａの開度を閉から開まで変更可能な回転角度が含まれるようになっている。
【００３１】
例えば、ロータ１２に、メイン流路４に連通する開口部を周方向に長いものとし、その開口部を冷却水が通過可能な状態で、サブ流路６ａ用の開口部がサブ流路６ａと連通する状態から連通しない状態までロータ１２が回転可能になっている。なお、ロータ１２にメイン流路４用の開口部を周方向に並んで複数設けるものとしてもよい。
これにより、メイン流路４が開で、サブ流路６ａが開の場合と閉の場合とがあるような構成とすることができる。
【００３２】
この実施形態の冷却水制御バルブ装置１０は、図２から図９に示すように、エンジン１のウォータジャケット１ａの図示しない開口部の周囲に取り付けられるケーシング２０を備え、ケーシング２０には、中央部にウォータジャケット１ａの開口部に連通する開口２２を有するフランジ部２１と、フランジ部２１の開口２２に連通する内部空間を有し、ロータ１２を有するメインバルブ１１が配置される主室部２３と、ロータ１２を回転駆動する駆動手段が内部に配置される駆動室部２４と、主室部２３に連通するとともにフェイルセーフ用バルブ（ＦＳバルブ）４０が配置される副室部２５と、主室部２３および副室部２５に連通するとともに、メイン流路４に接続されるメイン吐出部２６と、副室部２５に連通するとともに、副室部２５から分岐した状態で、前記バイパス流路５に接続されるバイパス吐出部２７と、サブ流路６ａ、７ａに接続されるサブ吐出部２８とを備える。
【００３３】
フランジ部２１の中央には、矩形の開口２２が形成され、フランジ部２１は、開口２２の四隅部分がそれぞれ外方に延出して設けられ、この延出部分にフランジ部２１をウォータジャケット１ａに固定するためのボルト用の貫通孔が形成されている。開口２２は、上述のようにエンジン１のウォータジャケット１ａの内部に連通しており、冷却水制御バルブ装置１０の吸入口になっている。
また、フランジ部２１の開口２２の周囲には、開口２２を囲むようにシール材を挿入する溝が形成されている。
【００３４】
主室部２３は、フランジ部２１の開口２２から、ケーシング２０の前記開口２２の反対側に設けられたメイン吐出部２６の基部まで設けられた内部空間を有し、この内部空間にロータ１２を有するメインバルブ１１が配置されている。ロータ１２は、内部空間を開口２２側と、メイン吐出部２６側と、サブ吐出部２８側とに分離するように配置されている。ロータ１２には、複数の開口と当該開口に連通する内部空間とを備え、ロータ１２の回転角度により、開口２２側とメイン吐出部２６側との間が連通した開状態と、連通していない閉状態とに変更可能になっているとともに、ロータ１２の回転角度により開度が調整可能になっている。
【００３５】
また、この際に、開口２２側とサブ吐出部２８側との間が連通した開状態と、連通していない閉状態とに変更可能になっているとともに、ロータ１２の回転角度により開度が調整可能になっている。
なお、ロータ１２は一つであるが、上述のように、ロータ１２に設けられた開口の配置によってメイン流路４を開とし、サブ流路６ａを開または閉とすることも可能である。このロータ１２と、ロータ１２の外周面に当接する内周面を有するとともに、この内周面にロータ１２の各開口部に対応するとともに、メイン流路４、サブ流路６ａ、サブ流路７ａに対応する開口部を有するロータ収容部とからメインバルブ１１が構成されている。このメインバルブ１１がメイン流路４の開閉、サブ流路６ａ、サブ流路７ａの開閉を行うようになっている。
【００３６】
駆動室部２４は、主室部２３との間の隔離壁６１により隔離され、かつ、ロータ１２を回転させる回転軸６２が隔離壁６１貫通してロータ１２に接続され、ロータ１２を回転駆動するようになっている。駆動室部２４には、前記回転軸６２と一体に設けられ、前記回転軸６２を回転中心とする歯車６３が設けられ、当該歯車６３には、図示しない回転角度が制御可能なモータ（サーボモータ、ステッピングモータ等）に取り付けられた歯車が直接または他の歯車を介して噛み合わされており、前記歯車６３を回転するようになっている。すなわち、ロータ１２と、モータとの間には、動力伝達機構としての歯車列が配置され、歯車列を介してロータ１２がモータにより回転駆動される。モータの駆動歯車に繋がる歯車列は、ロータ１２の回転を抑止することになり、ロータ１２の回転角度を保持するために電力等を用いる必要がない。
モータは、図示しない制御装置（制御手段）により制御されるが、例えば、センサにより検知されて制御装置に入力された冷却水温度や、ヒータ６に関連した自動車内の室温等により回転角度を制御される。なお、開口２２とメイン吐出部２６との間の開閉は、基本的に設定温度以上になった場合に冷却水をラジエータ３で冷却するために開にし、設定温度より低い場合に閉とするが、開とする場合に冷却水温度等に基いて流量の制御も行われる。
【００３７】
また、モータや歯車６３等のロータ１２の駆動機構は、駆動室部２４内に収納された状態に配置される。駆動室部２４には、開閉可能な蓋６４がビス止めされるとともに、この蓋にモータへの電力の伝達と制御信号の伝達のための配線の端子が設けられた端子部６５が設けられている。
【００３８】
副室部２５は、主室部２３のロータ１２よりフランジ部２１の開口２２側（エンジン１側）に連通するとともに、メイン吐出部２６に連通しており、開口２２とメイン吐出部２６とを連通させる構造になっている。したがって、主室部２３がロータ１２を備えるメインバルブ１１により、開口２２とメイン吐出部２６との間を開閉するが、それに対して副室部２５は、メインバルブ１１を迂回して、エンジン１のウォータジャケット１ａ内部と連通する開口（吸入口）２２と、メイン吐出部（吐出口）２６を連通するようになっている。
【００３９】
この副室部２５が、冷却水制御バルブ装置１０の吸入口と吐出口とをメインバルブ１１を迂回して連通させる迂回流路６７になっている。
この迂回流路６７になっている副室部２５内にＦＳバルブ４０が配置されており、開口２２側とメイン吐出部２６と連通する迂回流路６７を開閉するようになっている。ＦＳバルブ４０は、迂回流路６７を開閉する弁本体部４１と、この弁本体部４１を有し、温度変化に基いて開閉駆動する温度検知媒体４２と、弁本体部４１を開側に付勢する復帰ばね４３とを備える。
【００４０】
温度検知媒体４２は、例えば、サーモワックスであるが温度で変位することにより設定温度でバルブの開閉が可能になるものであれば、サーモスタット、形状記憶合金等を用いることができる。温度検知媒体４２は、設定温度（範囲）より高くなった場合に弁本体部４１を開として開口２２とメイン吐出部２６とを連通させ、設定温度（範囲）より低くなった場合に弁本体部４１を閉として開口２２とメイン吐出部２６との間を遮蔽する。なお、温度検知媒体４２は、ケース内部にサーモワックスが収納されるとともに、サーモワックスの膨張および収縮に対応して弁本体部４１を駆動する周知の機構が内蔵されている。
【００４１】
なお、ＦＳバルブ４０の設定温度は、上述のメインバルブ１１の開口２２とメイン吐出部２６との間の開閉の際の設定温度より高くなっており、メインバルブ１１により開口２２とメイン吐出部２６との間を開とする温度より高い設定温度になった際に、ＦＳバルブ４０の弁本体部４１を開とするように温度検知媒体４２が作動する。
【００４２】
復帰ばね４３は、弁本体部４１を開側に付勢しており、温度検知媒体４２が例えば壊れるなどして、弁本体部４１が開閉自在な状態になった際に弁本体部４１を開にする。これにより、ＦＳバルブ４０が作動しなくなっても、弁本体部４１が開閉自在な状態ならば、弁本体部４１を開にすることができる。
【００４３】
また、副室部２５には、バイパス流路５に接続されるバイパス吐出部２７が副室部２５内部と連通するように設けられている。したがって、実際のバイパス流路５は、冷却水制御バルブ装置１０のケーシング２０のフランジ部２１の開口２２から主室部２３のロータ１２より開口２２側の部分を通って、ケーシング２０の副室部２５に至り、バイパス吐出部２７からバイパス流路５の主部を構成する図示しない配管に接続されて、バイパス流路５からウォータポンプ２に冷却水が吸引される構成になっている。
【００４４】
したがって、冷却水制御バルブ装置１０のケーシング２０内部であるが、メイン流路４の一部になる主室部２３から分岐してバイパス流路５が設けられた状態になっているとともに、メイン流路４からバイパス流路５に分岐する部分に、副室部２５の迂回流路６７が配置され、バイパス流路５になる部分にＦＳバルブ４０の温度検知媒体４２が配置されている。
【００４５】
これにより、メインバルブ１１が閉になって、メイン流路４に冷却水が流れていない状態でも、温度検知媒体４２には、バイパス流路５を流れる冷却水が常時接した状態になっており、エンジン１のウォータジャケット１ａから流出したばかりで、ウォータジャケット１ａ内とほぼ同じ温度の冷却水がメインバルブ１１の開閉にかかわらず温度検知媒体４２に接触していることになる。
【００４６】
したがって、温度検知媒体４２は、常時、ウォータジャケット１ａ内とほぼ同じ温度の冷却水が接触することによって、ウォータジャケット１ａ内の冷却水の温度が、温度検知媒体４２が弁本体部４１を閉から開とする設定温度以上になった場合に、温度検知媒体４２がバイパス流路５に向かう冷却水により設定温度以上になって、弁本体部４１を開とすることができる。また、冷却水温度が低下した場合も同様に温度検知媒体４２がバイパス流路５に向かう冷却水により設定温度より低下して弁本体部４１を閉とする。
【００４７】
なお、従来の構造では、冷却水制御バルブ装置に温度検知媒体を有するＦＳバルブを配置した場合に、冷却水制御バルブ装置が閉になっていると、冷却水制御バルブ装置内の冷却水は全て流れずに止まった状態になっていることから、冷却水の流れによる温度の伝達がなく、ウォータジャケット１ａに固定された冷却水制御バルブ装置のケーシングや、その内部の流れていない冷却水により熱が伝導され、この伝動された熱によりＦＳバルブ４０が作動するので、ＦＳバルブ４０の作動がウォータジャケット１ａ内の冷却水温度の変化に対して遅れてしまう。
【００４８】
それに対して、この実施形態では、ＦＳバルブ４０の温度検知媒体４２にウォータジャケット１ａから流出してバイパス流路５に向かう冷却水によりウォータジャケット１ａ内の冷却水の温度が迅速に伝達されるので、ＦＳバルブ４０をウォータジャケット１ａ内の冷却水の温度変化に対応して迅速に作動させることができる。
【００４９】
メイン吐出部２６は、上述のようにメイン流路４の一部になり、かつ、ロータ１２を有するメインバルブ１１で開閉される主室部２３に連通するとともに、迂回流路６７に連通し、かつ、ＦＳバルブ４０で開閉される副室部２５に連通し、主室部２３および／または副室部２５を介してウォータジャケット１ａから流出する冷却水をメイン流路４を構成する配管に吐出するようになっている。
【００５０】
また、サブ吐出部２８は、主室部２３のロータ１２（メインバルブ１１）に対応する位置に設けられ、主室部２３とサブ吐出部２８との間の隔壁に形成された各吐出管７１，７２毎の開口部と、メインバルブ１１のロータ１２に形成されたサブ吐出部２８用の開口部との位置関係により各吐出管７１，７２毎に開閉が行われる。
【００５１】
このような冷却水制御バルブ装置１０においては、メインバルブ１１が閉になっていることにより、冷却水制御バルブ装置１０で、基本的に冷却水が流れない状態になっていても、上述のようにＦＳバルブ４０の温度検知媒体４２の部分で分岐するバイパス流路５により、温度検知媒体４２の部分では、常時冷却水が流れた状態になり、この冷却水によりエンジン１のウォータジャケット１ａ内の冷却水温度が迅速に伝達され、ウォータジャケット内の水温の変化に対応してＦＳバルブ４０を開閉することができる。
すなわち、メインバルブ１１の不具合によりウォータジャケット１ａ内の冷却水温度がメインバルブ１１によりメイン流路４を開にする設定温度になったにもかかわらず、メイン流路４が開放されず、さらに、ウォータジャケット１ａ内の冷却水温度が上昇してＦＳバルブ４０を開にする設定温度になった場合に、短時間でＦＳバルブ４０が開放することになり、ウォータジャケット内の冷却水の温度制御を安定したものとすることができる。
【００５２】
なお、上述の実施形態では、通常時はメインバルブ１１のみで、メイン流路４の冷却水の流量を制御するものとしたが、通常時にメインバルブ１１に加えてＦＳバルブ４０を用いて流量を制御するものとしてもよい。例えば、メインバルブ１１を開放する設定温度に上限を設け、上限の設定温度になった際にメインバルブ１１を閉じるものとし、この上限の設定温度と略同等の温度で、ＦＳバルブ４０が開になるようにしてもよい。
なお、上限になる設定温度になる前の温度でメインバルブ１１の開度を下げるものとし、この際の温度でＦＳバルブ４０を開とするなど、メインバルブ１１とＦＳバルブ４０との切替時の制御は、自由に設定することができる。
【００５３】
この場合に、低温での冷却水の流量制御をメインバルブ１１で行い、高温での流量制御をＦＳバルブで行うことになる。基本的にエンジン始動時等の低温時には、メインバルブ１１の開閉により冷却水の流量を制御し、走行時のようにエンジンの冷却水の温度が設定温度より高くなった場合に、メインバルブ１１を閉じた状態に維持し、温度検知媒体４２の温度による変化によってＦＳバルブ４０を開閉させて、冷却水の流量を制御して冷却水温度を制御する。例えば、外気温や走行速度（速度０のアイドリング時も含む）の変化等により、冷却水温度が低下した場合にＦＳバルブ４０が閉じる。この際には、メインバルブ１を閉じたい状態に維持する。この場合に、エンジン起動時の冷却水が低温となっている期間を過ぎるとメインバルブ１１は、メイン流路４を閉じた状態に維持するが、サブ流路６ａ、７ａの開閉はメインバルブ１１で行うことになる。以上の場合に、ＦＳバルブ４０は、冷却水温度の制御用のバルブとして機能しており、例えば、冷却水制御バルブ装置１０において、メインバルブ１１が低温用バルブになり、ＦＳバルブ４０が高温用バルブになる。
以上のことから、メインバルブ１１の作動時間を減少させて、メインバルブ１１の高寿命化を図ることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ エンジン
３ ラジエータ
４ メイン流路
５ バイパス流路
６ ヒータ
６ａ サブ流路
７ スロットル
７ａ サブ流路
１０ 冷却水制御バルブ装置
１１ メインバルブ（バルブ）
１２ ロータ
４０ フェイルセーフ用バルブ
４１ 弁本体部
４２ 温度検知媒体
６７ 迂回流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジンを水冷する際の冷却水を制御する冷却水制御バルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両のエンジンにおいては、エンジンの暖機性能の向上やエンジンを最適な温度で動作させることによる燃費向上等を目的として、エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させるメイン通路とは別に、ラジエータをバイパスしてそのままエンジンに戻すバイパス通路を設けるとともに、メイン通路に冷却水制御バルブを設け、この冷却水制御バルブの開度を冷却水温とその他の値に応じて調節することによって、メイン通路を流れてラジエータによって冷却される冷却水の量を制御することが検討されている。例えば、冷却水温が低いエンジン始動時等においては、メイン通路を遮断して冷却水を、ラジエータに通さずにバイパス通路からエンジンにそのまま戻し、エンジンの暖機を促進させるようにする。また、例えば、暖気後もエンジンにおける燃料の燃焼を最適化するように冷却水の温度を制御するために、冷却水制御バルブの開閉（開度）を調整する。
【０００３】
このような冷却水制御バルブでは、例えば、ステッピングモータ等に駆動されるロータリ式のバルブや温度で動作するサーモスタット式のバルブなどが検討されている。なお、サーモスタット式のバルブとは、温度で変位するサーモスタットやサーモワックス等を用い、これらの温度による変位でバルブを開閉作動させるものである。
【０００４】
ここで、万が一冷却水制御バルブが閉じた状態で動作しなくなると、冷却水がラジエータで冷却されることなく、バイパス通路によりエンジンを循環することになり、冷却水温度が上昇する。そのままエンジンを作動させるとオーバーヒートする虞がある。そこで、冷却水制御バルブとは別に冷却水制御バルブが閉じた状態で作動しなくなること等により冷却水の温度が上昇した際に作動する熱的保護デバイスに設けたバルブによって、冷却水をラジエータ側に循環させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、熱的保護デバイスに設けたバルブがフェイルセーフ機構になる。なお、熱的保護デバイスに設けたバルブは、たとえば、サーモスタット、サーモワックス、形状記憶合金、所定温度で溶融する合金とばねの組み合わせ等の温度によって変位するデバイスを用いたバルブであり、冷却水温度が設定温度以上に上昇すると、温度によりデバイスが変位して、バルブが開放状態になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１０−５２８２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１では、メインの制御バルブが閉弁状態になると、エンジンから冷却水制御バルブまでの通路の冷却水の流れが止まった状態になり、その通路から分岐した熱的保護デバイスの通路の流れも同様に止まった状態となる。そのため、エンジンを循環する冷却水の温度に対して、熱的保護デバイスで検知される温度には温度差が生じてしまう。すなわち、エンジンにおける冷却水温度が上昇してから閉状態の冷却水制御バルブ部分の冷却水の温度が上昇するまでには大きな時間差が生じることになる。これにより、熱的保護デバイスにおいてエンジン冷却水の温度を適切に検知できないという問題がある。
【０００８】
また、冷却水制御バルブが閉の状態で動作しないような不都合が生じ、エンジンがオーバーヒートする虞が生じる場合には、冷却水制御バルブがラジエータとエンジンとの間の冷却水通路を閉じた状態で、エンジン側から流出した冷却水はバイパス通路を通って再びエンジン側に流入することになる。
【０００９】
ここで、冷却水制御バルブが閉の状態であることから、冷却水制御バルブの部分では冷却水が止まった状態であり、エンジンを循環する冷却水の温度に対して、冷却水制御バルブの部分で止まった冷却水の温度が低くなってしまう。すなわち、エンジンにおける冷却水温度が上昇してから閉状態の冷却水制御バルブ部分の冷却水の温度が上昇するまで大きな時間差が生じることになる。この冷却水制御バルブの部分に、上述の温度により変位するデイバスによって動作するフェイルセーフ用のバルブを設けた場合に、エンジンの冷却水の温度変化に対して、フェイルセーフ用のバルブの動作が遅れることになる。
【００１０】
また、フェイルセーフ用のバルブの動作が遅れないように予め冷却水制御バルブおよびその近傍の却水温度の温度分布を見込んだ温度設定でフェイルセーフのバルブが制御されるようにした場合に、冷却水制御バルブの制御温度と、フェイルセーブ用のバルブが開になる温度との差がなくなり、正常に作動している状態でも、フェイルセーフ用のバルブが開放してしまう虞がある。すなわち、冷却水制御バルブが閉の場合には、冷却水制御バルブ部分の冷却水の温度変化がエンジン側に対して遅くなるが、冷却水制御バルブが開の場合には、冷却水制御バルブ部分の冷却水の温度変化がエンジン側と略等しくなる。しかし、フェイルセーフ用のバルブがサーモスタット式の場合に、開閉の設定温度を状況に応じて制御できないので、冷却水制御バルブが閉の場合と開の場合とにおける冷却水制御バルブ部分の冷却水の温度変化に対応しきれない。
【００１１】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、冷却水制御バルブの閉弁時にエンジンの冷却水温度を的確に検知し、閉から開になることが可能なバルブを備える冷却水制御バルブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の冷却水制御バルブ装置は、エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させるメイン流路と、前記ラジエータをバイパスして前記エンジンから流出した前記冷却水を前記エンジンに戻すバイパス流路とを備えるエンジン冷却システムの前記メイン流路における前記冷却水の流量を制御する冷却水制御バルブ装置であって、
前記メイン流路における冷却水の流量を調節するバルブと、
前記メイン流路と分岐して前記バルブを迂回するように配設された迂回流路と、
前記バルブとは別に独立して動作して前記迂回流路を開閉する弁本体部を有するとともに、前記冷却水の温度に基いて前記弁本体部を開閉可能とする温度検知媒体とを備え、
前記温度検知媒体は、前記迂回流路と前記バイパス流路の分岐部に配設されることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明においては、バイパス流路が温度検知媒体を経由するように構成されることによって、バルブの閉弁時にも温度検知媒体が適切にエンジン冷却水の温度を検知でき、開弁できる。バルブに不具合が生じて、バルブを閉から開にできない状態になった場合に、冷却水がバイパス流路を通過し、冷却水がラジエータで冷却されないことによりエンジンでは冷却水の温度が上昇する。これにより、バイパス流路もほぼ同時に温度上昇することになる。
【００１４】
ここで、メイン流路には、冷却水制御バルブ装置のバルブ（メインバルブ）を迂回する迂回流路と、ラジエータをバイパスするバイパス流路とが接続されるが、メイン流路から分岐する迂回流路の部分でバイパス流路が分離するようになっている。したがって、少なくともメイン流路のバルブより上流側の迂回流路が分岐する部分から迂回流路のバイパス流路が分岐する部分を冷却水が流れることになる。弁本体部を温度の変化により開閉する温度検知媒体が迂回流路とバイパス通路の分岐部に設けられているので、バルブが閉じた状態でも、バイパス流路側に流れる冷却水が温度検知媒体の部分を通過することになる。
【００１５】
したがって、バルブの不具合によるエンジンの冷却水の温度上昇に対応して直ぐに温度検知媒体の温度が上昇し、弁本体部が例えば開になり、冷却水を閉じたバルブを迂回させてメイン流路に流入させ、冷却水をラジエータに送って冷却することができる。すなわち、温度検知媒体にエンジンでの温度上昇による熱の伝達が遅れ、弁本体部が作動する前にエンジンがさらに温度上昇してしまうのを抑制することができる。
これにより、バルブが故障等で開にならなくても、エンジンでの冷却水の温度上昇に対応してメイン流路からラジエータに冷却水を送って冷却水温度を下げることができる。したがって、エンジンのオーバーヒートを防ぐことができる。
【００１６】
請求項２に記載の冷却水制御バルブ装置は、請求項１に記載の発明において、前記バルブは、ロータを備えるロータリ型のバルブであり、前記ロータの回転角度を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、歯車列を有する動力伝達機構を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明においては、ロータリ型のバルブを用いることでロータの回転角度により流量の調整をすることが出来る。また、一定流量または停止する場合には、ロータの回転角度を保持することになるが、動力伝達機構として歯車列を用いることで、ロータを一定の回転角度に保持することが出来る。したがって、ロータの回転角度を保持するために電力を必要としない。
また、動力伝達機構として歯車列を用いることで、簡単な構成で流量調整可能である。
【００１８】
請求項３に記載の冷却水制御バルブ装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記温度検知媒体は、検出温度の変化により弁本体部が閉から開になる開閉弁であって、前記開閉弁を開とする設定温度が、前記バルブを開弁する設定温度範囲より高く設定されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の発明においては、冷却水を高温に設定する場合には、冷却水バルブを閉弁させ、温度検知媒体を用いて、冷却水温度を調整することが出来る。
【００２０】
請求項４に記載の冷却水制御バルブ装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記温度検知媒体および弁本体は、検出温度の変化により閉から開になるフェイルセーフ用バルブであって、冷却水温度が所定の温度以上になると開弁することを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明においては、温度検知媒体および弁本体が、フェイルセーフ用バルブであり、上述のようにメインのバルブが閉じた状態で作動しなくなった際に、作動してエンジンの温度上昇を防止する。これによりエンジンの温度上昇による不具合を防止することができる。
【００２２】
請求項５に記載の冷却水制御バルブ装置は、請求項１に記載の発明において、前記エンジン冷却システムは、前記エンジンとヒータ等の冷却水の循環を必要とする装置との間で冷却水を循環させる一つ以上のサブ流路を備え、
前記バルブは、前記サブ流路における冷却水の流量を調節可能になっていることを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載の発明においては、複数のサブ流路における冷却水の流量を１つのバルブで制御することが可能であり、複数のバルブを用いた場合に比較して、コストの低減と、小型化を図ることができる。また、複数の流路の開閉を制御する上では、例えば、上述のロータリバルブを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、冷却水制御バルブ装置では、冷却水制御バルブの閉弁時においてもエンジン冷却水の温度を的確に検知して開弁することが出来る。
また、温度検知媒体により的確に温度検知を行うことが出来るため、冷却水を高温に設定したい場合には、温度検知媒体の開弁温度を高温に設定することで、温度検知媒体で温度調整を行うことも出来る。さらに、バルブが不具合で開にならなくなった場合には、フェイルセーフ用であるバルブの温度検知媒体が冷却水の温度上昇を検知して開弁するので、冷却水の温度上昇に遅れることなく、フェイルセーフ用バルブの弁本体部を開放して冷却水をラジエータに送って冷却することができる。したがって、バルブの不具合による冷却水の温度上昇を防止し、温度上昇によりエンジン等に不具合が生じるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の冷却水制御バルブ装置が用いられるエンジン冷却システムの概略を示す冷却回路図である。
【図２】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視図である。
【図３】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視図である。
【図４】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視図である。
【図５】前記冷却水制御バルブ装置を示す断面図である。
【図６】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視断面図である。
【図７】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視断面図である。
【図８】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視断面図である。
【図９】前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、この実施形態の冷却水制御バルブ装置１０が用いられるエンジン冷却システムは、エンジン１のウォータジャケット１ａに連通して設けられる冷却水制御バルブ装置１０と、ウォータジャケット１ａに連通して設けられて、冷却水を循環させるためのウォータポンプ２と、冷却水を冷却するためのラジエータ３と、前記ウォータジャケット１ａから冷却水制御バルブ装置１０、ラジエータ３およびウォータポンプを通って再びウォータジャケット１ａに戻るように水を循環させるためのメイン流路４とを備えている。
【００２７】
また、エンジン冷却システムでは、バイパス流路５が、ラジエータ３をバイパスした状態、すなわち、ラジエータ３を通らずに、冷却水制御バルブ装置１０からウォータポンプ２に至るように設けられ、冷却水制御バルブ装置１０がメイン流路４を閉としても、バイパス流路５を通ってウォータジャケット１ａの水がウォータポンプ２により循環させられるようになっている。なお、ウォータポンプ２はエンジン１の駆動力で駆動させられる。
【００２８】
これにより、エンジン始動時等の冷却水位温度が低い状態の場合に、冷却水制御バルブ装置１０でメイン流路４を閉とすることにより、エンジン１の発熱により冷却水がラジエータ３で冷却されることなく加熱されるようになっている。
また、冷却水制御バルブ装置１０と、ウォータポンプ２との間には、メイン流路４およびバイパス流路５に加えてヒータ６を通るサブ流路６ａと、スロットル７（スロットル用ウォータジャケット）を通るサブ流路７ａとが備えられている。また、各流路は、例えば、配管により形成されている。
【００２９】
また、自動車では、排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が行われる場合がある。ＥＧＲは、排気の一部を吸気側に還流して再度エンジンに吸気させる技術であり、これにより、窒素酸化物濃度の低減などを図ることができる。
ＥＧＲバルブ９は、吸気側に還流される排気量を制御するためのものであり、エンジンの冷却水により水冷されている。この実施形態では、ウォータポンプ２と、ウォータジャケット１ａとに接続されたＥＧＲ冷却流路９ａがＥＧＲバルブ９に接続されて冷却されるようになっている。この実施形態では、ＥＧＲ冷却流路９ａは、冷却水制御バルブ装置１０を通らない構成になっているが、通る構成としてもよい。
【００３０】
また、冷却水制御バルブ装置１０は、ロータリ式のメインバルブ１１を備え、このメインバルブ１１のロータ１２の回転角度により、メイン流路４と二つのサブ流路６ａ、７ａとにおける流量を変更可能（開閉可能）になっている。また、ロータ１２は、その回転角度により、例えば、メイン流路４を開とした状態で、ヒータ６用のサブ流路６ａの開閉や、開度の変更が可能になっている。たとえば、メイン流路４を開放状態に維持可能なロータ１２の回転角度の範囲内に、サブ流路６ａの開度を閉から開まで変更可能な回転角度が含まれるようになっている。
【００３１】
例えば、ロータ１２に、メイン流路４に連通する開口部を周方向に長いものとし、その開口部を冷却水が通過可能な状態で、サブ流路６ａ用の開口部がサブ流路６ａと連通する状態から連通しない状態までロータ１２が回転可能になっている。なお、ロータ１２にメイン流路４用の開口部を周方向に並んで複数設けるものとしてもよい。
これにより、メイン流路４が開で、サブ流路６ａが開の場合と閉の場合とがあるような構成とすることができる。
【００３２】
この実施形態の冷却水制御バルブ装置１０は、図２から図９に示すように、エンジン１のウォータジャケット１ａの図示しない開口部の周囲に取り付けられるケーシング２０を備え、ケーシング２０には、中央部にウォータジャケット１ａの開口部に連通する開口２２を有するフランジ部２１と、フランジ部２１の開口２２に連通する内部空間を有し、ロータ１２を有するメインバルブ１１が配置される主室部２３と、ロータ１２を回転駆動する駆動手段が内部に配置される駆動室部２４と、主室部２３に連通するとともにフェイルセーフ用バルブ（ＦＳバルブ）４０が配置される副室部２５と、主室部２３および副室部２５に連通するとともに、メイン流路４に接続されるメイン吐出部２６と、副室部２５に連通するとともに、副室部２５から分岐した状態で、前記バイパス流路５に接続されるバイパス吐出部２７と、サブ流路６ａ、７ａに接続されるサブ吐出部２８とを備える。
【００３３】
フランジ部２１の中央には、矩形の開口２２が形成され、フランジ部２１は、開口２２の四隅部分がそれぞれ外方に延出して設けられ、この延出部分にフランジ部２１をウォータジャケット１ａに固定するためのボルト用の貫通孔が形成されている。開口２２は、上述のようにエンジン１のウォータジャケット１ａの内部に連通しており、冷却水制御バルブ装置１０の吸入口になっている。
また、フランジ部２１の開口２２の周囲には、開口２２を囲むようにシール材を挿入する溝が形成されている。
【００３４】
主室部２３は、フランジ部２１の開口２２から、ケーシング２０の前記開口２２の反対側に設けられたメイン吐出部２６の基部まで設けられた内部空間を有し、この内部空間にロータ１２を有するメインバルブ１１が配置されている。ロータ１２は、内部空間を開口２２側と、メイン吐出部２６側と、サブ吐出部２８側とに分離するように配置されている。ロータ１２には、複数の開口と当該開口に連通する内部空間とを備え、ロータ１２の回転角度により、開口２２側とメイン吐出部２６側との間が連通した開状態と、連通していない閉状態とに変更可能になっているとともに、ロータ１２の回転角度により開度が調整可能になっている。
【００３５】
また、この際に、開口２２側とサブ吐出部２８側との間が連通した開状態と、連通していない閉状態とに変更可能になっているとともに、ロータ１２の回転角度により開度が調整可能になっている。
なお、ロータ１２は一つであるが、上述のように、ロータ１２に設けられた開口の配置によってメイン流路４を開とし、サブ流路６ａを開または閉とすることも可能である。このロータ１２と、ロータ１２の外周面に当接する内周面を有するとともに、この内周面にロータ１２の各開口部に対応するとともに、メイン流路４、サブ流路６ａ、サブ流路７ａに対応する開口部を有するロータ収容部とからメインバルブ１１が構成されている。このメインバルブ１１がメイン流路４の開閉、サブ流路６ａ、サブ流路７ａの開閉を行うようになっている。
【００３６】
駆動室部２４は、主室部２３との間の隔離壁６１により隔離され、かつ、ロータ１２を回転させる回転軸６２が隔離壁６１貫通してロータ１２に接続され、ロータ１２を回転駆動するようになっている。駆動室部２４には、前記回転軸６２と一体に設けられ、前記回転軸６２を回転中心とする歯車６３が設けられ、当該歯車６３には、図示しない回転角度が制御可能なモータ（サーボモータ、ステッピングモータ等）に取り付けられた歯車が直接または他の歯車を介して噛み合わされており、前記歯車６３を回転するようになっている。すなわち、ロータ１２と、モータとの間には、動力伝達機構としての歯車列が配置され、歯車列を介してロータ１２がモータにより回転駆動される。モータの駆動歯車に繋がる歯車列は、ロータ１２の回転を抑止することになり、ロータ１２の回転角度を保持するために電力等を用いる必要がない。
モータは、図示しない制御装置（制御手段）により制御されるが、例えば、センサにより検知されて制御装置に入力された冷却水温度や、ヒータ６に関連した自動車内の室温等により回転角度を制御される。なお、開口２２とメイン吐出部２６との間の開閉は、基本的に設定温度以上になった場合に冷却水をラジエータ３で冷却するために開にし、設定温度より低い場合に閉とするが、開とする場合に冷却水温度等に基いて流量の制御も行われる。
【００３７】
また、モータや歯車６３等のロータ１２の駆動機構は、駆動室部２４内に収納された状態に配置される。駆動室部２４には、開閉可能な蓋６４がビス止めされるとともに、この蓋にモータへの電力の伝達と制御信号の伝達のための配線の端子が設けられた端子部６５が設けられている。
【００３８】
副室部２５は、主室部２３のロータ１２よりフランジ部２１の開口２２側（エンジン１側）に連通するとともに、メイン吐出部２６に連通しており、開口２２とメイン吐出部２６とを連通させる構造になっている。したがって、主室部２３がロータ１２を備えるメインバルブ１１により、開口２２とメイン吐出部２６との間を開閉するが、それに対して副室部２５は、メインバルブ１１を迂回して、エンジン１のウォータジャケット１ａ内部と連通する開口（吸入口）２２と、メイン吐出部（吐出口）２６を連通するようになっている。
【００３９】
この副室部２５が、冷却水制御バルブ装置１０の吸入口と吐出口とをメインバルブ１１を迂回して連通させる迂回流路６７になっている。
この迂回流路６７になっている副室部２５内にＦＳバルブ４０が配置されており、開口２２側とメイン吐出部２６と連通する迂回流路６７を開閉するようになっている。ＦＳバルブ４０は、迂回流路６７を開閉する弁本体部４１と、この弁本体部４１を有し、温度変化に基いて開閉駆動する温度検知媒体４２と、弁本体部４１を開側に付勢する復帰ばね４３とを備える。
【００４０】
温度検知媒体４２は、例えば、サーモワックスであるが温度で変位することにより設定温度でバルブの開閉が可能になるものであれば、サーモスタット、形状記憶合金等を用いることができる。温度検知媒体４２は、設定温度（範囲）より高くなった場合に弁本体部４１を開として開口２２とメイン吐出部２６とを連通させ、設定温度（範囲）より低くなった場合に弁本体部４１を閉として開口２２とメイン吐出部２６との間を遮蔽する。なお、温度検知媒体４２は、ケース内部にサーモワックスが収納されるとともに、サーモワックスの膨張および収縮に対応して弁本体部４１を駆動する周知の機構が内蔵されている。
【００４１】
なお、ＦＳバルブ４０の設定温度は、上述のメインバルブ１１の開口２２とメイン吐出部２６との間の開閉の際の設定温度より高くなっており、メインバルブ１１により開口２２とメイン吐出部２６との間を開とする温度より高い設定温度になった際に、ＦＳバルブ４０の弁本体部４１を開とするように温度検知媒体４２が作動する。
【００４２】
復帰ばね４３は、弁本体部４１を開側に付勢しており、温度検知媒体４２が例えば壊れるなどして、弁本体部４１が開閉自在な状態になった際に弁本体部４１を開にする。これにより、ＦＳバルブ４０が作動しなくなっても、弁本体部４１が開閉自在な状態ならば、弁本体部４１を開にすることができる。
【００４３】
また、副室部２５には、バイパス流路５に接続されるバイパス吐出部２７が副室部２５内部と連通するように設けられている。したがって、実際のバイパス流路５は、冷却水制御バルブ装置１０のケーシング２０のフランジ部２１の開口２２から主室部２３のロータ１２より開口２２側の部分を通って、ケーシング２０の副室部２５に至り、バイパス吐出部２７からバイパス流路５の主部を構成する図示しない配管に接続されて、バイパス流路５からウォータポンプ２に冷却水が吸引される構成になっている。
【００４４】
したがって、冷却水制御バルブ装置１０のケーシング２０内部であるが、メイン流路４の一部になる主室部２３から分岐してバイパス流路５が設けられた状態になっているとともに、メイン流路４からバイパス流路５に分岐する部分に、副室部２５の迂回流路６７が配置され、バイパス流路５になる部分にＦＳバルブ４０の温度検知媒体４２が配置されている。
【００４５】
これにより、メインバルブ１１が閉になって、メイン流路４に冷却水が流れていない状態でも、温度検知媒体４２には、バイパス流路５を流れる冷却水が常時接した状態になっており、エンジン１のウォータジャケット１ａから流出したばかりで、ウォータジャケット１ａ内とほぼ同じ温度の冷却水がメインバルブ１１の開閉にかかわらず温度検知媒体４２に接触していることになる。
【００４６】
したがって、温度検知媒体４２は、常時、ウォータジャケット１ａ内とほぼ同じ温度の冷却水が接触することによって、ウォータジャケット１ａ内の冷却水の温度が、温度検知媒体４２が弁本体部４１を閉から開とする設定温度以上になった場合に、温度検知媒体４２がバイパス流路５に向かう冷却水により設定温度以上になって、弁本体部４１を開とすることができる。また、冷却水温度が低下した場合も同様に温度検知媒体４２がバイパス流路５に向かう冷却水により設定温度より低下して弁本体部４１を閉とする。
【００４７】
なお、従来の構造では、冷却水制御バルブ装置に温度検知媒体を有するＦＳバルブを配置した場合に、冷却水制御バルブ装置が閉になっていると、冷却水制御バルブ装置内の冷却水は全て流れずに止まった状態になっていることから、冷却水の流れによる温度の伝達がなく、ウォータジャケット１ａに固定された冷却水制御バルブ装置のケーシングや、その内部の流れていない冷却水により熱が伝導され、この伝動された熱によりＦＳバルブ４０が作動するので、ＦＳバルブ４０の作動がウォータジャケット１ａ内の冷却水温度の変化に対して遅れてしまう。
【００４８】
それに対して、この実施形態では、ＦＳバルブ４０の温度検知媒体４２にウォータジャケット１ａから流出してバイパス流路５に向かう冷却水によりウォータジャケット１ａ内の冷却水の温度が迅速に伝達されるので、ＦＳバルブ４０をウォータジャケット１ａ内の冷却水の温度変化に対応して迅速に作動させることができる。
【００４９】
メイン吐出部２６は、上述のようにメイン流路４の一部になり、かつ、ロータ１２を有するメインバルブ１１で開閉される主室部２３に連通するとともに、迂回流路６７に連通し、かつ、ＦＳバルブ４０で開閉される副室部２５に連通し、主室部２３および／または副室部２５を介してウォータジャケット１ａから流出する冷却水をメイン流路４を構成する配管に吐出するようになっている。
【００５０】
また、サブ吐出部２８は、主室部２３のロータ１２（メインバルブ１１）に対応する位置に設けられ、主室部２３とサブ吐出部２８との間の隔壁に形成された各吐出管７１，７２毎の開口部と、メインバルブ１１のロータ１２に形成されたサブ吐出部２８用の開口部との位置関係により各吐出管７１，７２毎に開閉が行われる。
【００５１】
このような冷却水制御バルブ装置１０においては、メインバルブ１１が閉になっていることにより、冷却水制御バルブ装置１０で、基本的に冷却水が流れない状態になっていても、上述のようにＦＳバルブ４０の温度検知媒体４２の部分で分岐するバイパス流路５により、温度検知媒体４２の部分では、常時冷却水が流れた状態になり、この冷却水によりエンジン１のウォータジャケット１ａ内の冷却水温度が迅速に伝達され、ウォータジャケット内の水温の変化に対応してＦＳバルブ４０を開閉することができる。
すなわち、メインバルブ１１の不具合によりウォータジャケット１ａ内の冷却水温度がメインバルブ１１によりメイン流路４を開にする設定温度になったにもかかわらず、メイン流路４が開放されず、さらに、ウォータジャケット１ａ内の冷却水温度が上昇してＦＳバルブ４０を開にする設定温度になった場合に、短時間でＦＳバルブ４０が開放することになり、ウォータジャケット内の冷却水の温度制御を安定したものとすることができる。
【００５２】
なお、上述の実施形態では、通常時はメインバルブ１１のみで、メイン流路４の冷却水の流量を制御するものとしたが、通常時にメインバルブ１１に加えてＦＳバルブ４０を用いて流量を制御するものとしてもよい。例えば、メインバルブ１１を開放する設定温度に上限を設け、上限の設定温度になった際にメインバルブ１１を閉じるものとし、この上限の設定温度と略同等の温度で、ＦＳバルブ４０が開になるようにしてもよい。
なお、上限になる設定温度になる前の温度でメインバルブ１１の開度を下げるものとし、この際の温度でＦＳバルブ４０を開とするなど、メインバルブ１１とＦＳバルブ４０との切替時の制御は、自由に設定することができる。
【００５３】
この場合に、低温での冷却水の流量制御をメインバルブ１１で行い、高温での流量制御をＦＳバルブで行うことになる。基本的にエンジン始動時等の低温時には、メインバルブ１１の開閉により冷却水の流量を制御し、走行時のようにエンジンの冷却水の温度が設定温度より高くなった場合に、メインバルブ１１を閉じた状態に維持し、温度検知媒体４２の温度による変化によってＦＳバルブ４０を開閉させて、冷却水の流量を制御して冷却水温度を制御する。例えば、外気温や走行速度（速度０のアイドリング時も含む）の変化等により、冷却水温度が低下した場合にＦＳバルブ４０が閉じる。この際には、メインバルブ１を閉じたい状態に維持する。この場合に、エンジン起動時の冷却水が低温となっている期間を過ぎるとメインバルブ１１は、メイン流路４を閉じた状態に維持するが、サブ流路６ａ、７ａの開閉はメインバルブ１１で行うことになる。以上の場合に、ＦＳバルブ４０は、冷却水温度の制御用のバルブとして機能しており、例えば、冷却水制御バルブ装置１０において、メインバルブ１１が低温用バルブになり、ＦＳバルブ４０が高温用バルブになる。
以上のことから、メインバルブ１１の作動時間を減少させて、メインバルブ１１の高寿命化を図ることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ エンジン
３ ラジエータ
４ メイン流路
５ バイパス流路
６ ヒータ
６ａ サブ流路
７ スロットル
７ａ サブ流路
１０ 冷却水制御バルブ装置
１１ メインバルブ（バルブ）
１２ ロータ
４０ フェイルセーフ用バルブ
４１ 弁本体部
４２ 温度検知媒体
６７ 迂回流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させるメイン流路と、前記ラジエータをバイパスして前記エンジンから流出した前記冷却水を前記エンジンに戻すバイパス流路とを備えるエンジン冷却システムの前記メイン流路における前記冷却水の流量を制御する冷却水制御バルブ装置であって、
前記メイン流路における冷却水の流量を調節するバルブと、
前記メイン流路と分岐して前記バルブを迂回するように配設された迂回流路と、
前記バルブとは別に独立して動作して前記迂回流路を開閉する弁本体部を有するとともに、前記冷却水の温度に基いて前記弁本体部を開閉可能とする温度検知媒体とを備え、
前記温度検知媒体は、前記迂回流路と前記バイパス流路の分岐部に配設されることを特徴とする冷却水制御バルブ装置。
【請求項２】
前記バルブは、ロータを備えるロータリ型のバルブであり、前記ロータの回転角度を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、歯車列を有する動力伝達機構を備えることを特徴とする。
【請求項３】
前記温度検知媒体は、検出温度の変化により弁本体部が閉から開になる開閉弁であって、前記開閉弁を開とする設定温度が、前記バルブを開弁する設定温度範囲より高く設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却制御バルブ装置。
【請求項４】
前記温度検知媒体および弁本体は、検出温度の変化により閉から開になるフェイルセーフ用バルブであって、冷却水温度が所定の温度以上になると開弁することを特徴とする請求項１または２に記載の冷却制御バルブ装置。
【請求項５】
前記エンジン冷却システムは、前記エンジンとヒータ等の冷却水の循環を必要とする装置との間で冷却水を循環させる一つ以上のサブ流路を備え、
前記バルブは、前記サブ流路における冷却水の流量を調節可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の冷却水制御バルブ装置。
【請求項１】
エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させるメイン流路と、前記ラジエータをバイパスして前記エンジンから流出した前記冷却水を前記エンジンに戻すバイパス流路とを備えるエンジン冷却システムの前記メイン流路における前記冷却水の流量を制御する冷却水制御バルブ装置であって、
前記メイン流路における冷却水の流量を調節するバルブと、
前記メイン流路と分岐して前記バルブを迂回するように配設された迂回流路と、
前記バルブとは別に独立して動作して前記迂回流路を開閉する弁本体部を有するとともに、前記冷却水の温度に基いて前記弁本体部を開閉可能とする温度検知媒体とを備え、
前記温度検知媒体は、前記迂回流路と前記バイパス流路の分岐部に配設されることを特徴とする冷却水制御バルブ装置。
【請求項２】
前記バルブは、ロータを備えるロータリ型のバルブであり、前記ロータの回転角度を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、歯車列を有する動力伝達機構を備えることを特徴とする。
【請求項３】
前記温度検知媒体は、検出温度の変化により弁本体部が閉から開になる開閉弁であって、前記開閉弁を開とする設定温度が、前記バルブを開弁する設定温度範囲より高く設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却制御バルブ装置。
【請求項４】
前記温度検知媒体および弁本体は、検出温度の変化により閉から開になるフェイルセーフ用バルブであって、冷却水温度が所定の温度以上になると開弁することを特徴とする請求項１または２に記載の冷却制御バルブ装置。
【請求項５】
前記エンジン冷却システムは、前記エンジンとヒータ等の冷却水の循環を必要とする装置との間で冷却水を循環させる一つ以上のサブ流路を備え、
前記バルブは、前記サブ流路における冷却水の流量を調節可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の冷却水制御バルブ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６８１６２（Ｐ２０１３−６８１６２Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７４１３（Ｐ２０１１−２０７４１３）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００１７７６１２）株式会社ミクニ (332)
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００１７７６１２）株式会社ミクニ (332)
[ Back to top ]