(57)【要約】【課題】流体制御弁装置の閉鎖時間の短縮と閉鎖性能の向上を図る。【解決手段】冷却系システム１００は、流体制御弁装置１０と制御部１０７とを含む。前記流体制御弁装置１０は、ハウジング１１に有する流入口２４及び排出口２６と、この排出口２６を開閉する弁ユニット４０Ｂと、この弁ユニット４０Ｂを駆動する駆動ユニット３０とを有する。前記駆動ユニット３０は、駆動源３６に駆動される軸３１と、この軸３１の回転に応動するカム３３とを含む。前記弁ユニット４０Ｂは、付勢部材８１Ｂにより前記排出口２６を閉鎖しており、前記カム３３により前記排出口２６を開閉する。前記排出口２６から熱交換器１０４までの流路１０５には、電磁弁１０６が介在している。前記制御部１０７は、前記流路１０５を閉鎖するように前記電磁弁１０６を制御した後に、前記弁ユニット４０Ｂによって前記排出口２６を閉鎖するように前記駆動源３６を制御する。【選択図】図４
2020133412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流れることが可能なハウジングと、このハウジングに有している流入口及び排出口と、この排出口を開閉可能な弁ユニットと、この弁ユニットを開閉駆動する駆動ユニットと、を有している流体制御弁装置と、
前記排出口から排出された前記流体と他の熱媒体との間で熱交換をする熱交換器と、
前記排出口から前記熱交換器へ前記流体が流れることが可能な流路と、
この流路に介在している電磁弁と、
この電磁弁を制御する制御部と、を含み、
前記駆動ユニットは、前記ハウジングに回転可能に収納された軸と、この軸の回転に応じて位相が変化するカムと、前記制御部により制御されて前記軸を駆動する駆動源と、を含み、
前記弁ユニットは、付勢部材の付勢力により前記排出口を閉鎖しているとともに、前記カムによって前記排出口を開閉する弁を含み、
前記制御部は、前記弁ユニットによって前記排出口を閉鎖する場合には、先に前記流路を閉鎖するように前記電磁弁を制御し、その後に前記弁ユニットによって前記排出口を閉鎖するように前記駆動源を制御する構成である、ことを特徴とする冷却系システム。
【請求項２】
前記電磁弁は、ノーマルオープン構造の弁であることを特徴とする請求項１に記載の冷却系システム。
【請求項３】
前記弁ユニットは、前記カムによって前記排出口を開放する、ノーマルクローズ構造の弁であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却系システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体制御弁装置を備えた冷却系システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却系システムに備えた流体制御弁装置は、流入口から入った流体を排出口から排出するものであり、例えばエンジン冷却系システムに用いられている。このような流体制御弁装置に関する従来技術として、例えば特許文献１に開示される技術がある。
【０００３】
特許文献１に開示された技術は、筒状のハウジングに筒状の弁体を回転可能に収納した、いわゆるロータリ式制御弁である。ハウジングは、内部に流体が流れることが可能であって、一端に流入口を有するとともに、周壁に２つの排出口を有している。弁体の外周面は、ハウジングの内周面に密着しており、モータによって回転駆動される。弁体の回転角（位相）に応じて、各排出口からの流量制御を行うことができる。エンジンを冷却した冷却水（流体）は、流体制御弁装置の２つの排出口からヒータコアとラジエータとに分配される。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術は、弁体の外周面がハウジングの内周面に摺動可能に接することによって、両者間をシールするシール構造である。このように、弁体の外周面が、ハウジングの内周面に摺動するので、各摺動面には摩耗が発生し得る。各摺動面の間に摩耗による隙間が発生することによる、両者間のシール性能の低下は、流体制御弁装置によって流量を制御する上で、不利である。
【０００５】
そこで、ロータリ式制御弁を、カム式ポペット弁に変えることが考えられる。このカム式ポペット弁は、ハウジングに回転可能に収納されている軸のカムによって押し上げられたときに開放する、ノーマルクローズ構造とすればよい。
【０００６】
しかし、開放状態のカム式ポペット弁を閉鎖するときに、この閉鎖する方向は、ハウジング内から排出口へ流れている冷却水の流れ方向に対して、逆向きである。そのため、カム式ポペット弁を閉鎖する力に対して、逆向きの力が発生している。よって、弁を閉鎖する時間の短縮化や、弁の閉鎖性能を高める上で、改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−０３１１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、流体制御弁装置の排出口から排出される流量を正確に制御することができるとともに、流体制御弁装置の閉鎖時間の短縮化や閉鎖性能を高めることができる冷却系システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１による発明によれば、冷却系システムは、
内部に流体が流れることが可能なハウジングと、このハウジングに有している流入口及び排出口と、この排出口を開閉可能な弁ユニットと、この弁ユニットを開閉駆動する駆動ユニットと、を有している流体制御弁装置と、
前記排出口から排出された前記流体と他の熱媒体との間で熱交換をする熱交換器と、
前記排出口から前記熱交換器へ前記流体が流れることが可能な流路と、
この流路に介在している電磁弁と、
この電磁弁を制御する制御部と、を含み、
前記駆動ユニットは、前記ハウジングに回転可能に収納された軸と、この軸の回転に応じて位相が変化するカムと、前記制御部により制御されて前記軸を駆動する駆動源と、を含み、
前記弁ユニットは、付勢部材の付勢力により前記排出口を閉鎖しているとともに、前記カムによって前記排出口を開閉する弁を含み、
前記制御部は、前記弁ユニットによって前記排出口を閉鎖する場合には、先に前記流路を閉鎖するように前記電磁弁を制御し、その後に前記弁ユニットによって前記排出口を閉鎖するように前記駆動源を制御する構成である、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記電磁弁は、ノーマルオープン構造の弁であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記弁ユニットは、前記カムによって前記排出口を開放する、ノーマルクローズ構造の弁であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、弁ユニットは、付勢部材の付勢力により排出口を閉鎖しているとともに、ハウジングに回転可能に収納された軸の回転に応じて位相が変化するカムによって、排出口を開閉する弁である。このため、流体制御弁装置の排出口から排出される流量を正確に制御することができる。
【００１３】
さらに、請求項１に係る発明では、弁ユニットによって排出口を閉鎖する場合に、先ず電磁弁が、排出口から熱交換器へ流体が流れる流路を閉鎖する。このため、ハウジング内の流体は、排出口から熱交換器へ流れない。その後に、駆動源が軸を駆動することにより、弁ユニットによって排出口を閉鎖する。流体がハウジング内から排出口を通って熱交換器へ流れないので、弁ユニットを閉鎖する力に対して、流体の流れによる逆向きの力は発生しない。このため、弁ユニットの閉鎖時間の短縮化を図ることができる。しかも、弁ユニットを確実に閉鎖することができるので、弁ユニットの閉鎖性能を高めることができる。
【００１４】
加えて、弁ユニットは、排出口を閉鎖するときに、流体の流れによる逆向きの力を受けないので、この逆向きの力を考慮して、付勢部材の付勢力を設定する必要はない。付勢部材の付勢力を低減することができるので、この付勢部材の小型化を図ることができる。この結果、弁ユニットの小型化と低コスト化を図ることができる。しかも、付勢部材の付勢力が下がるので、この付勢力に抗して弁ユニットを開くときの、駆動源の駆動トルクを低減することができるとともに、カムにかかる負担を低減することができる。従って、駆動源を小型化することができるので、流体制御弁装置の小型化を図る上で有利である。さらには、カムの摩耗を低減することができるので、駆動ユニットの耐久性を高めることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、電磁弁はノーマルオープン構造である。このため、流路を閉鎖するときだけ、電磁弁を閉鎖すればよい。つまり、閉鎖するときだけ電磁弁に通電すればよいので、消費電力を低減することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明では、弁ユニットは、カムによって排出口を開放するノーマルクローズ構造である。このため、流路を閉鎖するために必要な付勢力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に用いる流体制御弁装置を軸の軸線に沿って断面した図である。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】図２に示される流体制御弁装置の作用図である。
【図４】図１に示される流体制御弁装置を備えた冷却系システムの模式図である。
【図５】図４に示される制御部の制御フローチャートである。
【図６】本発明に用いる変形例の流体制御弁装置を軸の軸線に沿って断面した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態を、添付図に基づいて以下に説明する。先ず、冷却系システム１００（図４参照）のなかの、流体制御弁装置１０について説明する。
【００１９】
図１に示されるように、流体制御弁装置１０は、ハウジング１１と弁機構１２とを含む。ハウジング１１は、断面真円状の周壁２１に囲まれた内部２２（内部空間２２）を有する、筒状の部材である。この内部空間２２は、ハウジング１１の長手方向の両端部が、一対の隔壁２３Ａ，２３Ｂによって外部から仕切られることにより、形成されてなり、流体が流れることが可能である。このハウジング１１は、１つの流入口２４と複数（例えば２つ）の排出口２５，２６とを有している。複数の排出口２５，２６は、それぞれホース等の外部配管によって、外部の各機器１０３，１０４（図４参照）に接続される。
【００２０】
以下、複数の排出口２５，２６の一方のことを適宜「第１排出口２５」といい、他方のことを適宜「第２排出口２６」という。流入口２４と第１排出口２５と第２排出口２６とは、ハウジング１１の外周面に位置して内部空間２２に連通しており、ハウジング１１の周方向と長手方向の両方に、互いに位置がずれている。第１排出口２５と第２排出口２６とは、互いに同じ構成である。但し、第１排出口２５と第２排出口２６とは、接続される外部の機器１０３，１０４図４参照）に応じて口径が異なってもよい。また、複数の排出口２５，２６の数量は２つに限定されるものではなく、３つ以上あってもよい。
【００２１】
前記弁機構１２は、１つまたは複数の排出口２５，２６を個別に開閉可能であり、１つまたは複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂと、この１つまたは複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂを個別に開閉駆動する駆動ユニット３０と、を含む。
【００２２】
駆動ユニット３０は、ハウジング１１に回転可能に収納された軸３１と、この軸３１の回転に応じて位相が変化する１つまたは複数のカム３２，３３と、軸３１を駆動するアクチュエータ３６（駆動源３６）と、を含む。
【００２３】
軸３１は、例えば複数のカム３２，３３を有しており、この複数のカム３２，３３と共にハウジング１１の内部空間２２に回転可能に収納されている。カム３２，３３は、付勢部材８１Ａ，８１Ｂの付勢力に抗して、弁体７１Ａ，７１Ｂを、弁座６１Ａ，６１Ｂに対して開く方向へ駆動可能なカム面３２ａ，３３ａを有している。軸３１の軸線３１ａは、内部空間２２の中心２２ａに合致している。複数のカム３２，３３は、軸３１から径外方へ突出している。
【００２４】
以下、複数のカム３２，３３の一方のことを適宜「第１カム３２」といい、他方のことを適宜「第２カム３３」という。なお、複数のカム３２，３３は、軸３１が回転したときに、各カム３２，３３の頂部と弁体７１Ａの弁棒７３Ａ，７３Ｂとが当接することによって、軸３１の軸線３１ａとの距離が変化するものであればよい。本実施例においては、複数のカム３２，３３は、軸３１から径外方へ突出している。
【００２５】
軸３１の両端部は、軸受３４Ａ，３４Ｂによって回転可能にハウジング１１に支持されるとともに、シール部材３５Ａ，３５Ｂによってシールされている。軸受３４Ａ，３４Ｂとシール部材３５Ａ，３５Ｂは、隔壁２３Ａ，２３Ｂに組み込まれている。さらに、軸３１の一端部は、アクチュエータ３６の駆動軸に連結されている。このアクチュエータ３６は、制御部１０７（図４参照）の制御信号を受けて、軸３１を回転駆動する。このアクチュエータ３６は、ハウジング１１の一端に固定されており、例えば電動モータによって構成される。
【００２６】
前記複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂは、複数のカム３２，３３により個別に駆動されて、複数の排出口２５，２６を個別に開閉することが可能である。
【００２７】
以下、複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂの一方のことを適宜「第１弁ユニット４０Ａ」といい、他方のことを適宜「第２弁ユニット４０Ｂ」という。第１弁ユニット４０Ａは第１排出口２５に対応しており、第１カム３２によって駆動される。第２弁ユニット４０Ｂは第２排出口２６に対応しており、第２カム３３によって駆動される。
【００２８】
この複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂは、複数の弁箱４１Ａ，４１Ｂと複数の弁座６１Ａ，６１Ｂと複数の弁体７１Ａ，７１Ｂと複数の付勢部材８１Ａ，８１Ｂとを含む。つまり、第１弁ユニット４０Ａは、１つの弁箱４１Ａと１つの弁座６１Ａと１つの弁体７１Ａと１つの付勢部材８１Ａとを含む。第２弁ユニット４０Ｂは、１つの弁箱４１Ｂと１つの弁座６１Ｂと１つの弁体７１Ｂと１つの付勢部材８１Ｂとを含む。
【００２９】
第１弁ユニット４０Ａと第２弁ユニット４０Ｂとは、互いに同じ構成である。但し、第１弁ユニット４０Ａと第２弁ユニット４０Ｂの大きさは、第１排出口２５と第２排出口２６の各口径に合わせて異なってもよい。
【００３０】
第１弁ユニット４０Ａにおいて、第１排出口２５と弁箱４１Ａと弁座６１Ａと弁体７１Ａと付勢部材８１Ａとは、軸３１の軸線３１ａに直交する、同一の線上に位置している。第２弁ユニット４０Ｂにおいて、第２排出口２６と弁箱４１Ｂと弁座６１Ｂと弁体７１Ｂと付勢部材８１Ｂとは、軸３１の軸線３１ａに直交する、同一の線上に位置している。この第１及び第２弁ユニット４０Ａ，４０Ｂは、複数の弁座６１Ａ，６１Ｂに対して複数の弁体７１Ａ，７１Ｂを垂直方向に接離することにより開閉する、いわゆるグローブバルブに似た構成である。
【００３１】
以下、第１弁ユニット４０Ａを代表して詳細な構成を説明する。第２弁ユニット４０Ｂについては、第１弁ユニット４０Ａと同じ構成なので、説明を省略する。なお、第１弁ユニット４０Ａを構成する各部材（各要素）には、数字の後にアルファベット「Ａ」を付している（例；４１Ａ、４５Ａａ）。同様に、第２弁ユニット４０Ｂを構成する各部材（各要素）には、第１弁ユニット４０Ａを構成する各部材（各要素）と同じ数字の後にアルファベット「Ｂ」を付している（例；４１Ａに対して４１Ｂ、４５Ａａに対して４５Ｂａ）。
【００３２】
図２に示されるように、第１弁ユニット４０Ａの弁箱４１Ａは、ハウジング１１に設けられ、このハウジング１１の内部２２（内部空間２２）と第１排出口２５とを連通している。この弁箱４１Ａは、弁箱本体４２Ａとリッド４３Ａとからなる。
【００３３】
弁箱本体４２Ａは、ハウジング１１の周壁２１から径外方へ膨出した有底円筒状の構成であり、先端面が開放されている。この弁箱本体４２Ａは、平面状の平坦な底４４Ａと、この底４４Ａを周縁から起立した円筒状の周壁部４５Ａとからなる。この周壁部４５Ａの開放した先端面は、リッド４３Ａによって塞がれている。このリッド４３Ａは、弁箱本体４２Ａの全体を覆う略カップ状の構成であって、ハウジング１１の周壁２１に密閉して取り付けられている。第１排出口２５は、リッド４３Ａに設けられることにより、弁箱４１Ａに連通している。
【００３４】
弁箱４１Ａの内部５１Ａには、弁座６１Ａと弁体７１Ａと付勢部材８１Ａとが収納されている。弁箱本体４２Ａの底４４Ａには、１つの弁棒支持孔５３Ａと複数の連通孔５４Ａと１つの弁座６１Ａとが一体に形成されてなる。弁棒支持孔５３Ａと複数の連通孔５４Ａとは、ハウジング１１の周壁２１を貫通している。弁棒支持孔５３Ａは、弁箱本体４２Ａの底４４Ａの中央から軸３１の軸線３１ａへ向かって貫通した断面真円状の貫通孔である。弁棒支持孔５３Ａの中心線５３Ａａは、軸３１の軸線３１ａに対して直交している。複数の連通孔５４Ａは、弁棒支持孔５３Ａの周囲を囲うように位置し、ハウジング１１と弁箱４１Ａとを連通している。
【００３５】
前記弁座６１Ａは、複数の連通孔５４Ａの周囲を囲うように位置することによって、弁箱４１Ａの内部５１Ａに位置するとともに、ハウジング１１に対して反対側（第１排出口２５側）を向いている。このように、弁座６１Ａは弁箱４１Ａに設けられている。この弁座６１Ａは、軸３１の軸線３１ａに対して平行に位置、つまり弁棒支持孔５３Ａの中心線５３Ａａに対して直交しており、しかも、この中心線５３Ａａを基準とした真円状の平坦な環状面の構成である。
【００３６】
前記弁体７１Ａは、弁座６１Ａに密着させて流体の流れを遮断することが可能な、円盤状の部材である。この弁体７１Ａは、第１カム３２の位相の変位に従い、弁座６１Ａに対して直角方向（弁棒支持孔５３Ａの中心線５３Ａａに沿う方向）へ変位可能である。つまり、この弁体７１Ａは、軸３１の軸線３１ａから離間する方向に変位可能である。弁体７１Ａのなかの、弁座６１Ａに対向するシール面７２Ａは、弁座６１Ａの面に沿っている。
【００３７】
さらに、この弁体７１Ａは、第１カム３２によって個別に駆動可能な弁棒７３Ａを有する。この弁棒７３Ａは、弁体７１Ａの径方向中心に位置して、シール面７２Ａから軸３１の近傍まで延びた丸棒であり、弁棒支持孔５３Ａにスライド可能に嵌合されている。この結果、弁棒７３Ａは、ハウジング１１及び弁箱４１Ａに、スライド可能に支持され且つ径方向への位置ズレを規制されている。なお、必要に応じて、周壁部４５Ａの内周面４５Ａａに、弁体７１Ａを開閉方向に案内するための、複数のガイド５５Ａを設けてもよい。第１弁ユニット４０Ａのうち、弁棒７３Ａだけがハウジング１１の中に位置している。
【００３８】
前記付勢部材８１Ａは、弁座６１Ａに対して弁体７１Ａを閉じる方向へ付勢する。弁体７１Ａは、付勢部材８１Ａの付勢力のみにより、弁座６１Ａに対する閉鎖状態を保持されている。この付勢部材８１Ａは、弁箱４１Ａの内部に位置しており、例えば圧縮コイルばねやウェイブスプリングによって構成されている。付勢部材８１Ａの一端面は、リッド４３Ａに有している複数の延出部４６Ａによって、支持されている。
【００３９】
前記第１カム３２は、付勢部材８１Ａの付勢力に抗して弁体７１Ａを開くときだけ、この弁体７１Ａを駆動する。つまり、第１カム３２は、弁体７１Ａを開く方向へのみ駆動可能な、カム面３２ａを有している。弁体７１Ａが閉鎖位置に位置したとき、弁棒７３Ａの先端７３Ａａとカム面３２ａとの間には、隙間を有することが、より好ましい。
【００４０】
以上の説明から明らかなように、弁機構１２は、第１カム３２によって弁体７１Ａを弁座６１Ａに押し付けない構成なので、各部の位置合わせが容易である。しかも、閉鎖状態のときに弁座６１Ａと弁体７１Ａとの間をシールするための弾性を有したシール部材を設けなくても、流体制御弁装置１０を採用するシステムの性能に影響しない程度に、シール性能を確保することができる。例えば、流体制御弁装置１０を冷却系システム１００（図４参照）に採用した場合には、この冷却系システム１００の暖機性能に影響しない程度にシール性能を確保することができる。
【００４１】
なお、図１に示される第２弁ユニット４０Ｂの、弁体７１Ｂと付勢部材８１Ｂの関係についても同様である。つまり、第２弁ユニット４０Ｂについては、符号「７１Ａ」を符号「７１Ｂ」、「８１Ａ」を「８１Ｂ」と、それぞれ読み替えればよい。
【００４２】
このように、前記複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂは、複数のカム３２，３３により個別に駆動されて、複数の排出口２５，２６を個別に開閉することが可能である。言い換えると、それぞれの弁ユニット４０Ａ，４０Ｂは、各付勢部材８１Ａ，８１Ｂの付勢力により各排出口２５，２６を閉鎖しているとともに、各カム３２，３３によって各排出口２５，２６を開放する、ノーマルクローズ構造の弁である。
【００４３】
次に、上記構成の流体制御弁装置１０の作用を説明する。図１に示されるように、今、第１弁ユニット４０Ａと第２弁ユニット４０Ｂの両方が閉鎖状態にある。その後、軸３１が回転することにより、第１カム３２が第１弁ユニット４０Ａの弁棒７３Ａを押し出す。第１弁ユニット４０Ａの弁体７１Ａは、付勢部材８１Ａの付勢力に抗して弁座６１Ａから離れる。その結果を図３に示す。
【００４４】
図３に示されるように、カム面３２ａの変位に従って、このカム面３２ａと弁棒７３Ａとが接し、弁体７１Ａが軸３１の軸線３１ａから離間する方向に押し上げられることで、弁座６１Ａに対する弁体７１Ａのリフト量が変化する。この結果、流体の流量を制御することができる。流入口２４（図１参照）からハウジング１１の内部２２へ流入した流体は、内部２２から連通孔５４Ａを通り、さらに弁座６１Ａと弁体７１Ａとの間から、弁箱４１Ａの内部５１Ａへ流れた後に、第１排出口２５から排出される。
【００４５】
以上の内容をまとめると、次のとおりである。
図１に示されるように、第１弁ユニット４０Ａにおいて、弁座６１Ａは、軸３１の軸線３１ａに対して平行に位置し、弁箱４１Ａに設けられている。弁体７１Ａは、弁座６１Ａに対して直角方向、つまり軸３１の軸線３１ａに対して直角方向へ変位可能である。第１弁ユニット４０Ａは、付勢部材８１Ａによって閉鎖状態に付勢されている弁体７１Ａを、第１カム３２の位相が変化することによって、全開まで開くことができる。
【００４６】
このように、弁座６１Ａに対して、弁体７１Ａを直角方向へ直線運動させることにより、第１弁ユニット４０Ａを開閉することができる。弁座６１Ａに対して、弁体７１Ａを摺動することなく開閉できるので、弁座６１Ａと弁体７１Ａの摩耗を極力防止することができる。摩耗を防止することによって、弁座６１Ａと弁体７１Ａとの間のシール性能を、維持することができる。この結果、第１排出口２５から排出される流体の流量を、流体制御弁装置１０によって正確に制御することができる。
【００４７】
同様に、第２弁ユニット４０Ｂにおいて、弁座６１Ｂは、軸３１の軸線３１ａに対して平行に位置し、弁箱４１Ｂに設けられている。弁体７１Ｂは、弁座６１Ｂに対して直角方向、つまり軸３１の軸線３１ａに対して直角方向へ変位可能である。第２弁ユニット４０Ｂは、付勢部材８１Ｂによって閉鎖状態に付勢されている弁体７１Ｂを、第２カム３３の位相が変化することによって、全開まで開くことができる。
【００４８】
このように、弁座６１Ｂに対して、弁体７１Ｂを直角方向へ直線運動させることにより、第２弁ユニット４０Ｂを開閉することができる。弁座６１Ｂに対して、弁体７１Ｂを摺動することなく開閉できるので、弁座６１Ｂと弁体７１Ｂの摩耗を極力防止することができる。摩耗を防止することによって、弁座６１Ｂと弁体７１Ｂとの間のシール性能を、維持することができる。この結果、第２排出口２６から排出される流体の流量を、流体制御弁装置１０によって正確に制御することができる。
【００４９】
さらには、１つの軸３１によって、複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂを個別に制御することができるので、各弁ユニット４０Ａ，４０Ｂから流れる流量を個別に高精度に調節することができる。特に、複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂは、概ねグローブバルブに類似した構成であるから、ロータリ式制御弁に比べて固有流量特性に優れており、リニア特性に近づけることも可能である。しかも、この複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂを駆動する駆動機構を簡単な構成にすることができる。加えて、ロータリ式制御弁のように、ハウジング１１の中に筒状の弁体や半球状の弁体が、回転可能に収納されていないので、その分、ハウジング１１の径を小さくすることができる。このため、ロータリ式制御弁に比べて駆動トルクを低減することができる。
【００５０】
さらには、第１弁ユニット４０Ａにおいて、付勢部材８１Ａは、弁座６１Ａに対して弁体７１Ａを閉じる方向へ付勢している。このため、ハウジング１１内の内圧が過大に急増したときには、弁体７１Ａは、第１カム３２の位相の変位に従うことなく、付勢部材８１Ａの付勢力に抗して開く、いわゆるフェールセーフ作用を果たすことができる。つまり、第１弁ユニット４０Ａは、リリーフ弁を兼ねることができる。この結果、内圧の過大な上昇を防止することができる。しかも、上述のように、弁座６１Ａと弁体７１Ａの摩耗を極力防止することができるので、リリーフ弁のリリーフ圧を一定に維持することができる。
【００５１】
同様に、第２弁ユニット４０Ｂにおいて、付勢部材８１Ｂは、弁座６１Ｂに対して弁体７１Ｂを閉じる方向へ付勢している。このため、ハウジング１１内の内圧が過大に急増したときには、弁体７１Ｂは、第２カム３３の位相の変位に従うことなく、付勢部材８１Ｂの付勢力に抗して開く、いわゆるフェールセーフ作用を果たすことができる。つまり、第２弁ユニット４０Ｂは、リリーフ弁を兼ねることができる。この結果、内圧の過大な上昇を防止することができる。しかも、上述のように、弁座６１Ｂと弁体７１Ｂの摩耗を極力防止することができるので、リリーフ弁のリリーフ圧を一定に維持することができる。
【００５２】
上述のように、第１弁ユニット４０Ａにおいて、弁体７１Ａは、個別の付勢部材８１Ａによって、閉鎖状態に付勢されている。このため、付勢部材８１Ａの付勢力を個別に設定することにより、第１弁ユニット４０Ａの開き始めるタイミングを、第１排出口２５に接続されている外部機器に応じて、最適に設定することができる。
【００５３】
同様に、第２弁ユニット４０Ｂにおいて、弁体７１Ｂは、付勢部材８１Ｂによって、閉鎖状態に付勢されている。このため、付勢部材８１Ｂの付勢力を設定することにより、第２弁ユニット４０Ｂの開き始めるタイミングを、第２排出口２６に接続されている外部機器に応じて、最適に設定することができる。
【００５４】
要約すると、弁ユニット４０Ａ，４０Ｂは、付勢部材８１Ａ，８１Ｂの付勢力により排出口２５，２６を閉鎖しているとともに、ハウジング１１に回転可能に収納された軸３１の回転に応じて位相が変化するカム３２，３３によって、排出口２５，２６を開放する、ノーマルクローズ構造の弁である。このため、流体制御弁装置１０の排出口２５，２６から排出される流量を正確に制御することができる。
【００５５】
なお、複数の付勢部材８１Ａ，８１Ｂの付勢力をすべて同じとし、複数の弁体７１Ａ，７１Ｂの面積を変える（すなわち、水圧の作用する面積を変える）ことで、複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂの開き始めるタイミングを設定することもできる。
【００５６】
例えば、図１及び図４に示されるように、流体制御弁装置１０を冷却系システム１００に採用した場合には、ラジエータ１０３のようにエンジン１０１の暖機性能に影響する流路を制御する第１弁ユニット４０Ａを、暖機性能に影響が少ない流路を制御する第２弁ユニット４０Ｂよりも遅く開くように、複数の付勢部材８１Ａ，８１Ｂ（図１参照）の付勢力を個別に設定することができる。
【００５７】
従って、複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂが閉鎖状態、または微少に開口した状態のような圧力損失が大きい状態において、エンジン１０１の急激な回転数の増大により、ハウジング１１内の内圧が過大に急増しても、複数の弁ユニット４０Ａ，４０Ｂは、暖機性能への影響を抑制したフェールセーフ作用を果たすことができる。
【００５８】
ここで、弁座６１Ａと弁体７１Ａとの間や、弁座６１Ｂと弁体７１Ｂとの間の、シール部材の有無は任意である。例えば、弁座６１Ａと弁体７１Ａとの間や、弁座６１Ｂと弁体７１Ｂとの間からの、流体の漏れ量が、暖機性能に影響しない程度であれば、シール部材を設けなくても許容できる。この結果、部品数を削減することができる。
【００５９】
次に、図４を参照しつつ、上記構成の流体制御弁装置１０を備えた冷却系システム１００について説明する。この冷却系システム１００は、例えば乗用車等の車両のエンジン冷却システムとして採用されて、冷却水の流れを制御する。この冷却系システム１００は、エンジン１０１を冷却する冷却水をウォーターポンプ１０２によって循環する冷却水循環ラインを有する。
【００６０】
エンジン１０１の水冷ジャケットから排出された冷却水（流体）は、流体制御弁装置１０の流入口２４へ流入する。流体制御弁装置１０の第１排出口２５から排出された冷却水は、ラジエータ１０３を通ってウォーターポンプ１０２の吸入口へ流れる。流体制御弁装置１０の第２排出口２６から排出された冷却水は、流路１０５と電磁弁１０６と熱交換器１０４とを通ってウォーターポンプ１０２の吸入口へ流れる。ウォーターポンプ１０２の吐出口から吐出された冷却水は、エンジン１０１の水冷ジャケットに戻る。
【００６１】
冷却系システム１００は、第２排出口２６から排出された流体（例えば冷却水）と他の熱媒体との間で熱交換をする熱交換器１０４と、第２排出口２６から熱交換器１０４へ流体が流れることが可能な流路１０５と、この流路１０５に介在している電磁弁１０６と、この電磁弁１０６及び駆動源３６を制御する制御部１０７と、を含む。熱交換器１０４は、オイルウォーマ、オイルクーラ、ヒーターコア等の各種の熱交換用のデバイスである。電磁弁１０６は、ノーマルオープン構造の弁である。
【００６２】
制御部１０７は、第２弁ユニット４０Ｂによって第２排出口２６を閉鎖する場合には、先に流路１０５を閉鎖するように電磁弁１０６を制御し、その後に第２弁ユニット４０Ｂによって第２排出口２６を閉鎖するように駆動源３６を制御する構成である。
【００６３】
この制御部１０７は、例えばマイクロコンピュータによって構成される。マイクロコンピュータによって構成した制御部１０７の、具体的な制御の一例を説明すると、次の通りである。図１〜図４を参照しつつ、図５に基づいて制御部１０７の制御について説明する。
【００６４】
図５は、制御部１０７の制御フローチャートであって、冷却系システム１００を制御する制御部１０７の、一連の制御のなかの、第２排出口２６の閉鎖を実行するサブルーチンを示している。このサブルーチンは、例えば所定の条件による割込処理や、時分割処置によって実行する。
【００６５】
制御部１０７は制御を開始すると、先ずステップＳ０１では、第２排出口２６の閉鎖条件を読み込む。この閉鎖条件の１つは、例えば第２弁ユニット４０Ｂが開放していることである。
次に、ステップＳ０２では、前記閉鎖条件に基づき、第２弁ユニット４０Ｂによって第２排出口２６を閉鎖するか否かを判断する。ここで、閉鎖しないと判断した場合にはこのサブルーチンを終了し、閉鎖すると判断した場合には次のステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３では、流路１０５を閉鎖するように電磁弁１０６を閉鎖制御する。
次のステップＳ０４では、電磁弁１０６の閉鎖が完了したか、つまり電磁弁１０６によって流路１０５の閉鎖を完了したか否かを判断する。電磁弁１０６の閉鎖が完了したか否かについては、例えばセンサによって検出するか、制御部１０７のタイマ機能による経過時間のカウントによって判断することができる。このステップＳ０４で、完了したと判断するまでステップＳ０３及びステップＳ０４を繰り返し、閉鎖が完了したと判断した場合には次のステップＳ０５に進む。
ステップＳ０５では、第２排出口２６を閉鎖するように駆動源３６を制御した後に、このサブルーチンを終了する。駆動源３６によって軸３１を回転駆動することにより、第２カム３３の位相が変化する。この結果、第２弁ユニット４０Ｂは閉鎖する。
【００６６】
上記冷却系システム１００についてまとめると、次の通りである。
第２弁ユニット４０Ｂ（弁ユニット４０Ｂ）によって第２排出口２６（排出口２６）を閉鎖する場合に、先ず電磁弁１０６が、第２排出口２６から熱交換器１０４へ流体が流れる流路１０５を閉鎖する。このため、ハウジング１１内の流体は、第２排出口２６から熱交換器１０４へ流れない。その後に、駆動源３６が軸３１を駆動することにより、第２弁ユニット４０Ｂによって第２排出口２６を閉鎖する。流体がハウジング１１内から第２排出口２６を通って熱交換器１０４へ流れないので、第２弁ユニット４０Ｂを閉鎖する力に対して、流体の流れによる逆向きの力は発生しない。このため、第２弁ユニット４０Ｂの閉鎖時間の短縮化を図ることができる。しかも、第２弁ユニット４０Ｂを確実に閉鎖することができるので、第２弁ユニット４０Ｂの閉鎖性能を高めることができる。
【００６７】
加えて、第２弁ユニット４０Ｂは、第２排出口２６を閉鎖するときに、流体の流れによる逆向きの力を受けないので、この逆向きの力を考慮して、第２付勢部材８１Ｂ（付勢部材８１Ｂ）の付勢力を設定する必要はない。第２付勢部材８１Ｂの付勢力を低減することができるので、この第２付勢部材８１Ｂの小型化を図ることができる。この結果、第２弁ユニット４０Ｂの小型化と低コスト化を図ることができる。しかも、第２付勢部材８１Ｂの付勢力が下がるので、この付勢力に抗して第２弁ユニット４０Ｂを開くときの、駆動源３６の駆動トルクを低減することができるとともに、第２カム３３（カム３３）にかかる負担を低減することができる。従って、駆動源３６を小型化することができるので、流体制御弁装置１０の小型化を図る上で有利である。さらには、第２カム３３の摩耗を低減することができるので、駆動ユニット３０の耐久性を高めることができる。
【００６８】
さらには、電磁弁１０６はノーマルオープン構造である。このため、流路１０５を閉鎖するときだけ、電磁弁１０６を閉鎖すればよい。つまり、閉鎖するときだけ電磁弁１０６に通電すればよいので、消費電力を低減することができる。
【００６９】
なお、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
各のカム３２，３３は、軸３１の回転に応じて位相が変化するものであればよく、軸３１に有している構成に限定されるものではない。また、各のカム３２，３３は、１つに集約された構成であってもよい。
【００７０】
本発明に用いる流体制御弁装置１０は、排出口２５，２６をすべてカムの動作により開閉するものであるが、図６に示されるように、一部を球状バルブや筒状バルブによる開閉としてもよい。図６に示される変形例の流体制御弁装置２００は、上記図１に示される流体制御弁装置１０の第１弁ユニット４０Ａを、筒状バルブによって開閉するロータリ式の第１弁ユニット２１０に変更したものである。この第１弁ユニット２１０は、第１排出口２５に対応しており、ロータ２１１と弁箱２２１とシール部材２３１と付勢部材２４１とを含む。ロータ２１１は、軸３１の軸線３１ａを中心として、この軸３１と共に回転可能にハウジング１１に収納された、断面真円の円筒状の部材である。ロータ２１１の両端は、ハウジング１１の内部２２に開放されている。ロータ２１１の周壁２１２には、第１排出口２５を開閉可能な１つの流量制御孔２１３が形成されてなる。この流量制御孔２１３は、ロータ２１１が開位置のとき、つまり第１排出口２５を開く位置のときに、ハウジング１１の内部２２とシール部材２３１の内部とを連通可能である。付勢部材２４１（例えば圧縮コイルばね）は、シール部材２３１をロータ２１１の外周面へ向かって付勢している。
【００７１】
冷却系システム１００は、車両のエンジン冷却システムの構成に限定されるものではなく、各種の冷却システムに採用することができる。
制御部１０７は、弁ユニット４０Ｂ（第２弁ユニット４０Ｂ）によって排出口２６（第２排出口２６）を閉鎖する場合に、先に流路１０５を閉鎖するように電磁弁１０６を制御し、その後に弁ユニット４０Ｂによって排出口２６を閉鎖するように駆動源３６を制御する構成を有していればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の流体制御弁装置１０を備えた冷却系システム１００は、自動車用エンジン冷却システムに適用するのに好適である。
【符号の説明】
【００７３】
１０    流体制御弁装置
１１    ハウジング
２２    ハウジングの内部
２４    流入口
２５    第１排出口
２６    第２排出口
３０    駆動ユニット
３１    軸
３２    第１カム
３３    第２カム
３６    駆動源
４０Ａ  第１弁ユニット
４０Ｂ  第２弁ユニット
１００  冷却系システム
１０４  熱交換器
１０５  排出口から熱交換器へ流体が流れることが可能な流路
１０６  電磁弁
１０７  制御部
【図１】
2020133412.tif 000003
【図２】
2020133412.tif 000004
【図３】
2020133412.tif 000005
【図４】
2020133412.tif 000006
【図５】
2020133412.tif 000007
【図６】
2020133412.tif 000008