(57)【要約】【課題】  冷媒の有効利用又は冷媒の温度調節を行うとともに、キャビテーション発生防止及び冷媒の温度調節機能の信頼性向上を図ることができる冷却システムの制御弁を提供する。【解決手段】  車両に搭載される冷却システムは、エンジンが配置され、冷却液を循環させる冷却回路と、冷却回路に接続されラジエータが配置される排熱系流路と、排熱系流路と冷却回路との合流位置に配置されラジエータへの冷却液の流量を制御するサーモスタットと、サーモスタットの下流に配置され冷却回路に冷却液を圧送するウォーターポンプと冷却回路を流れる冷却液を制御する制御弁１０とから構成される。制御弁１０は、第１カバー１１内に回動可能に軸支された弁体１５を備えている。また、弁体１５は、回転軸１６を中心に形成された第１及び第２弁板１７，１８を備え、第１及び第２弁板１７，１８は、冷却液からの圧力を受ける受圧面積が互いに異なるように形成されている。【選択図】      図２
2006090226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源と接続され冷媒が循環する第１冷却回路と、
該第１冷却回路に接続され、前記冷媒を放熱させる冷却手段を有する第２冷却回路と、
前記第１冷却回路と前記第２冷却回路との間に設けられ、前記第１冷却回路から前記第２冷却回路への前記冷媒の流量を制御する流量制御弁と、
前記冷媒を前記両冷却回路に圧送する冷媒圧送手段と、
前記第１冷却回路内の前記冷媒の流量を制御する制御弁とを有する冷却システムにおいて、
前記制御弁は、前記第１冷却回路内の通路内において回動可能に支持される弁体を有し、前記弁体は、回動中心に対して非対称に形成されていることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
熱源と接続され冷媒が循環する第１冷却回路と、
該第１冷却回路に接続され、前記冷媒を放熱させる冷却手段を有する第２冷却回路と、
前記第１冷却回路と前記第２冷却回路との間に設けられ、前記第１冷却回路から前記第２冷却回路への前記冷媒の流量を制御する流量制御弁と、
前記冷媒を前記両冷却回路に圧送する冷媒圧送手段と、
前記第１冷却回路内の前記冷媒の流量を制御する制御弁とを有する冷却システムにおいて、
前記制御弁は、前記第１冷却回路の通路内において回動可能に支持される弁体を有し、前記弁体の両端と前記通路との間には、それぞれ隙間が設けられ、該各隙間の間隙面積が互いに異なることを特徴とする制御弁。
【請求項３】
前記第１冷却回路の前記通路は、前記冷媒が流入する第１流路及び第２流路と、前記冷媒が流出する第３流路とが接続される接続部から構成され、前記接続部において前記第１流路及び前記第２流路から前記第３流路へ流れる前記冷媒の流量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御弁。
【請求項４】
前記制御弁は、前記流量制御弁の上流と下流との圧力差が前記流量制御弁の差圧開弁圧より小さくなるように、又は、前記冷媒圧送手段の吸込側で発生する圧力がキャビテーションの発生する圧力より大きくなるように作動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の制御弁。
【請求項５】
前記弁体は、電磁駆動部によって回動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の制御弁。
【請求項６】
前記電磁駆動部は、通電方向の切換により、前記弁体を正逆方向に回動させ、それぞれの終端位置にて、供給電流が低減又は遮断されることを特徴とする請求項５に記載の制御弁。
【請求項７】
前記電磁駆動部は、前記流量制御弁の上流と下流との圧力差が、前記流量制御弁の差圧開弁圧より小さい圧力において供給電流が制御されるとともに、車両の作動条件に応じ、供給電流が制御されることを特徴とする請求項５又は６に記載の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される冷却システムの制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両に搭載される冷却システムとして、エンジンの過熱を防止するだけでなく、摩擦低減を図ったり、冷却液の熱を有効利用する機能を備えたシステムが提案されている。例えば、特許文献１には、エンジン側に設けられた流路の吐出口側にサーモスタットを設け、シリンダヘッド側及びシリンダブロック側の冷却液の液温を制御するシステムが提案されている。このシステムでは、シリンダヘッド側をより冷却することで、ノッキング制御及び吸気の充填効率の向上を図り、シリンダブロック側では、潤滑油温度を適温化させ、フリクション低減及び油劣化防止を図っている。
【０００３】
一方、特許文献２には、冷却液と空気との熱交換により、冷却液を空調ヒータの熱源として利用するとともに、冷却液と作動油との熱交換により、変速機の作動油を適正な温度範囲に保持する冷却システムが提案されている。この冷却システムは、冷却回路に、ヒータ用の熱交換器及び作動油と熱交換を行う熱交換器と、各熱交換器への流量を制御する制御弁とを備えている。
【特許文献１】特開平１０−１８４３５８号公報
【特許文献２】特開２００２−３６４３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、サーモスタットや制御弁等の部品点数が増加すると、冷却回路全体の通水抵抗が増大する。その結果、冷却液を圧送するポンプの吸込口側が減圧され、キャビテーションが発生しやすくなる。また、冷却回路全体の通水抵抗が増大すると、暖機過程で、ラジエータ側の流路を閉鎖したサーモスタットの上下流で発生する差圧が大きくなり、この差圧によりサーモスタットが開弁してしまう可能性がある。差圧開弁が発生すると、暖機過程にも関わらずラジエータ内に冷却液が流れ込み、冷却液の温度調節機能が低下する。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒の有効利用又は冷媒の温度調節を行うとともに、キャビテーション発生防止及び冷媒の温度調節機能の信頼性向上を図ることができる冷却システムの制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、熱源と接続され冷媒が循環する第１冷却回路と、該第１冷却回路に接続され、前記冷媒を放熱させる冷却手段を有する第２冷却回路と、前記第１冷却回路と前記第２冷却回路との間に設けられ、前記第１冷却回路から前記第２冷却回路への前記冷媒の流量を制御する流量制御弁と、前記冷媒を前記両冷却回路に圧送する冷媒圧送手段と、前記第１冷却回路内の前記冷媒の流量を制御する制御弁とを有する冷却システムにおいて、前記制御弁は、前記第１冷却回路内の通路内において回動可能に支持される弁体を有し、前記弁体は、回動中心に対して非対称に形成されていることを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、熱源と接続され冷媒が循環する第１冷却回路と、該第１冷却回路に接続され、前記冷媒を放熱させる冷却手段を有する第２冷却回路と、前記第１冷却回路と前記第２冷却回路との間に設けられ、前記第１冷却回路から前記第２冷却回路への前記冷媒の流量を制御する流量制御弁と、前記冷媒を前記両冷却回路に圧送する冷媒圧送
手段と、前記第１冷却回路内の前記冷媒の流量を制御する制御弁とを有する冷却システムにおいて、前記制御弁は、前記第１冷却回路の通路内において回動可能に支持される弁体を有し、前記弁体の両端と前記通路との間には、それぞれ隙間が設けられ、該各隙間の間隙面積が互いに異なることを要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の制御弁において、前記第１冷却回路の前記通路は、前記冷媒が流入する第１流路及び第２流路と、前記冷媒が流出する第３流路とが接続される接続部から構成され、前記接続部において前記第１流路及び前記第２流路から前記第３流路へ流れる前記冷媒の流量を制御することを要旨とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の制御弁において、前記制御弁は、前記流量制御弁の上流と下流との圧力差が前記流量制御弁の差圧開弁圧より小さくなるように、又は、前記冷媒圧送手段の吸込側で発生する圧力がキャビテーションの発生する圧力より大きくなるように作動することを要旨とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の制御弁において、前記弁体は、電磁駆動部によって回動することを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の制御弁において、前記電磁駆動部は、通電方向の切換により、前記弁体を正逆方向に回動させ、それぞれの終端位置にて、供給電流が低減又は遮断されることを要旨とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の制御弁において、前記電磁駆動部は、前記流量制御弁の上流と下流との圧力差が、前記流量制御弁の差圧開弁圧より小さい圧力において供給電流が制御されるとともに、車両の作動条件に応じ、供給電流が制御されることを要旨とする。
【００１２】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、制御弁は、第１冷却回路の通路内に回動可能に支持される弁体は、回転中心に対して非対称に形成されているので、弁体は、冷媒の流れにより弁体に加わる圧力が所定値以上になったとき等に、力の不釣り合いにより回動して、通路の通水抵抗を減少させる位置に配置する。従って、例えば、流量制御弁の差圧開弁、冷媒圧送手段の吸込側でのキャビテーションの発生圧力と、制御弁の回動条件とを適合させることにより、差圧開弁及びキャビテーションの発生前に、弁体を通水抵抗が低減できる位置に回動させて、冷却システム全体の通水抵抗を低減させることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、第１冷却回路の通路内に回動可能に支持される弁体と通路との間には隙間がそれぞれ設けられ、各隙間の間隙面積は互いに異なっているので、弁体は、冷媒の流れにより弁体に加わる圧力が所定値以上になったとき等に、力の不釣り合いにより回動して、通路の通水抵抗を減少させる位置に配置する。従って、例えば、流量制御弁の差圧開弁、冷媒圧送手段の吸込側でのキャビテーションの発生圧力と、制御弁の回動条件とを適合させることにより、差圧開弁及びキャビテーションの発生前に、弁体を通水抵抗が低減できる位置に回動させて、冷却システム全体の通水抵抗を低減させることができる。また、制御弁の構造を簡単にすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、制御弁の弁体が支持される通路は、冷却回路に備えられる第１及び第２流路と第３流路とが接続される接続部に設けられているので、第１及び第２流路に分配される流量を制御しながら、冷却回路の通水抵抗を制御できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、制御弁は、流量制御弁の上流と下流との圧力差が、流量制御弁の差圧開弁圧より小さくなるように作動する。又は、制御弁は、冷媒圧送手段の
吸込側で発生する圧力がキャビテーションの発生する圧力より大きくなるように作動する。このため、冷却システム内での流量制御弁の差圧開弁、冷媒圧送手段の吸込側でのキャビテーションの発生を防止できる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、弁体は電磁駆動部によって回動するため、制御弁の開閉弁等の動作制御の信頼性を向上できる。
請求項６に記載の発明によれば、電磁駆動部は、通電方向の切換えにより、弁体を正逆方向に回転させ、終端位置において供給電流が低減又は遮断されるので、消費電力を低減できる。また、冷媒からの圧力等による弁体の回動を、電流の低減時又は遮断時に行うことができるので、弁体を容易に回動させることができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明によれば、電磁駆動部は、制御弁の上流と下流との圧力差が流量制御弁の差圧開弁圧より小さい圧力において供給電流が制御される。しかも、電磁駆動部は、車両の作動条件に応じて供給電流が制御されるので、冷却システム内の冷媒の温度を最適化することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、冷媒の有効利用又は冷媒の温度調節を行うとともに、キャビテーション発生防止及び冷媒の温度調節機能の信頼性向上を図ることができる冷却システムの制御弁を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図４に従って説明する。図１は、熱源及び内燃機関としてのエンジンの冷却システムの構成を説明する模式図である。図１に示すように、自動車等の車両に搭載される冷却システム１は、エンジン２と、冷却手段としてのラジエータ３との間で冷媒としての冷却液を循環させる冷却回路４を備えている。冷却回路４は、ラジエータ３に冷却液を供給し、ラジエータ３を通過した冷却液を送出する、冷却回路４に接続された第２冷却回路としての排熱系流路４ｃを備える。ラジエータ３は、内燃機関に一般的に用いられている水冷式の装置であって、冷却液の熱を放出する。また、冷却回路４の途中には、冷媒圧送手段としてのウォーターポンプ５が設けられ、冷却液を冷却回路４内で循環させている。
【００２０】
冷却回路４は、エンジン２のシリンダヘッド２ａ側に配設されたヘッド側流路４ａ、及びエンジン２のシリンダブロック２ｂ側に配設されたブロック側流路４ｂを備えている。これらのヘッド側流路４ａ及びブロック側流路４ｂは、ウォーターポンプ５の吐出口とシリンダヘッド２ａ及びシリンダブロック２ｂの導入口との間で分岐し、シリンダヘッド２ａ及びシリンダブロック２ｂの吐出口の下流にて合流する。また、ブロック側流路４ｂであって、シリンダブロック２ｂの吐出口と、ヘッド側流路４ａ及びブロック側流路４ｂの合流部との間には、ヘッド側流路４ａ及びブロック側流路４ｂに分配される冷却液の流量を制御可能な制御弁１０が設けられている。
【００２１】
また、冷却回路４は、ラジエータ３を迂回するように分岐したバイパス流路６を備えている。バイパス流路６の吐出側と排熱系流路４ｃとの間には、流量制御弁としてのサーモスタット７が配設されている。サーモスタット７は、冷却液が所定温度よりも低い場合に、第１バルブ７ａによってラジエータ３側の流路を閉鎖又は冷却液の流量を低減し、バイパス流路６とエンジン２側の冷却回路４とを連通する。また、サーモスタット７は、冷却液が所定温度以上である場合に、第２バルブ７ｂによってバイパス流路６を閉鎖又は冷却液の流量を低減し、ラジエータ３に分配される冷却液の流量を多くして、冷却液を放熱させる。
【００２２】
また、冷却回路４は、熱交換流路８を備えている。熱交換流路８は、エンジン２の吐出口と、バイパス流路６の導入口との間から分岐し、サーモスタット７の送出口とウォーターポンプ５の導入口との間で冷却回路４に合流している。熱交換流路８は、第１流路としての第１熱交換流路８ａ及び第２流路としての第２熱交換流路８ｂを備え、これらの第１及び第２熱交換流路８ａ，８ｂの途中には、油水熱交換器９ａ及びヒータ用熱交換器９ｂがそれぞれ設けられている。尚、ヘッド側流路４ａ、ブロック側流路４ｂ、バイパス流路６、第１及び第２熱交換流路８ａ，８ｂ（熱交換流路８）、第３流路８ｃは特許請求の範囲に記載の第１冷却回路を構成する。
【００２３】
油水熱交換器９ａは、第１熱交換流路８ａを流れる冷却液と、自動変速機の作動油との間で熱交換を行う。自動変速機の作動油は、温度が低い場合には粘度が増して駆動系の抵抗が増加するために燃費が悪化し、逆に温度が高い場合には劣化が早く進行する。従って、油水熱交換器９ａでは、作動油が冷却液よりも高温である場合には、熱交換により作動油の熱を放熱し、作動油が冷却液よりも低温の場合には冷却液の熱を作動油に吸熱させて粘度を低減させ、作動油の温度が常に適正な温度範囲に調節されるようになっている。
【００２４】
ヒータ用熱交換器９ｂは、公知の構成の熱交換器であって、冷却液と、車室内の空気との熱交換を行うことにより、冷却液から放出された熱を暖気に利用する装置である。また、これらの第１及び第２熱交換流路８ａ，８ｂは、各熱交換器９ａ，９ｂの下流で合流し、第３流路８ｃに接続する。
【００２５】
次に、制御弁１０について、図２〜図４に従って説明する。図２及び図３は、制御弁１０の軸線方向に直交する方向における断面図である。図４は、制御弁１０の軸線方向における要部断面図である。本実施形態では、制御弁１０は、ロータリーソレノイドバルブであって、図２及び図４に示すように、合成樹脂等からなる有蓋筒状の第１カバー１１を備えている。第１カバー１１は、上壁部１１ａ及び周壁部１１ｃを備え、その内側には通路を構成する収容空間１２が形成されている。
【００２６】
図２に示すように、周壁部１１ｃからは、円筒状に形成された、第１ポート１３、第２ポート１４が突出形成されている。第１ポート１３には、前記ブロック側流路４ｂに連通する通路を構成する第１連通路１３ａが形成されている。第２ポート１４には、ヘッド側流路４ａとブロック側流路４ｂの合流部に連通する通路を構成する第２連通路１４ａが形成されている。
【００２７】
また、図２及び図４に示すように、収容空間１２には、弁体１５が、回動可能に軸支されている。弁体１５は、回転軸１６を備え、その先端部は、図４に示す上壁部１１ａに凹設された軸受１１ｄに回転可能に支持される。これにより、回転軸１６は、図２に示すように、第１カバー１１の流路の中心軸線から偏倚した位置に軸支される。また、弁体１５は、回転軸１６から延出形成された、板状の第１弁板１７及び第２弁板１８を備えている。第１及び第２弁板１７，１８は、回転軸１６を挟んで離間する方向かつ一直線上に形成されている。また、第１及び第２弁板１７，１８は、図２に示すように、弁体１５が収容空間１２内の開口面積が最小となるように位置したとき、そのそれぞれの先端が第１カバー１１の内側面と所定の長さだけ離間するようになっている。また、第２弁板１８の幅（第１カバー１１の中心軸線と直交する方向の長さ）は、第１弁板１７の幅よりも長くなるように形成されている。従って、第１及び第２弁板１７，１８は回転軸１６（回動中心）に対して非対称に形成され、第１弁板１７の受圧面積より第２弁板１８の受圧面積のほうが大きくなっている。
【００２８】
図４に示すように、第１カバー１１の開口には、扁平状の封止部２１が配設される。こ
の封止部２１により、第１カバー１１の収容空間１２が封止される。封止部２１の略中央には、回転軸１６を回動可能に貫挿する軸孔２１ａが貫通形成されている。さらに、封止部２１の収容空間１２と反対側の側面には、掛止突起２１ｂが形成されている。この掛止突起２１ｂには、コイルばね２２の一方の巻端が固定されるようになっている。
【００２９】
また、封止部２１の外側には、有底筒状の第２カバー２３が取着されている。第２カバー２３には、軸受２３ａが形成され、回転軸１６を回動可能に支持している。また、回転軸１６の途中には、嵌合凹部１６ａが設けられ、その嵌合凹部１６ａに係合部材２５が嵌合固着されている。係合部材２５は、嵌合凹部１６ａに嵌合固着される基端部２５ａと、基端部２５ａの一箇所から立設された係合片２５ｂとを備えている。係合片２５ｂには、前記コイルばね２２の他方の巻端が固定されている。封止部２１と、係合部材２５とに掛止されたコイルばね２２は、外力が付与されない場合には、係合部材２５を介して、弁体１５が、図３に２点鎖線で示す、第１終端位置となるように付勢している。
【００３０】
また、第２カバー２３には、ステータ部を構成する励磁コイル２６ａが封止部２１から突出した回転軸１６の基端部と対峙するようにインサート成形されている。また、回転軸１６の基端部には、励磁コイル２６ａと対峙するように、ロータ部を構成する円筒状のマグネット２７が固着されている。本実施形態では、この励磁コイル２６ａとマグネット２７とで電磁駆動部としてのロータリーソレノイド２６を構成している。そして、励磁コイル２６ａ（ロータリーソレノイド２６）を通電すると、マグネット２７（回転軸１６）は前記コイルばね２２の弾性力に抗して回転し、前記弁体１５が図２に示す、第２終端位置に配置される。
【００３１】
図２に示す第２終端位置では、第１及び第２弁板１７，１８の先端と第１カバー１１の内側面との間に形成される隙間によって連通部Ｃ１が設けられる。この連通部Ｃ１により、第１及び第２連通路１３ａ，１４ａが連通され、ブロック側流路４ｂには、最小流量の冷却液が流れるのを補償している。
【００３２】
一方、ロータリーソレノイド２６が非通電状態の際には、コイルばね２２の付勢力により、弁体１５は図３に２点鎖線で示す第１終端位置に配置される。図３に示すように、第１終端位置は、第１及び第２弁板１７，１８の先端が、周壁部１１ｃと対峙しない状態になり、第１弁板１７及び第２弁板１８が、第１及び第２連通路１３ａ，１４ａの軸線方向と略平行になるように配置される。弁体１５の第１弁板１７及び第２弁板１８が、図３中２点鎖線に示すように、第１及び第２連通路１３ａ，１４ａの軸線方向と平行になると、第１及び第２連通路１３ａ，１４ａの単位時間当たりの流量が最大になる。従って、弁体１５が第１終端位置に配置されると、ブロック側流路４ｂの流量は増大する。
【００３３】
また、この弁体１５は、図２に示す第２終端位置に配置された際に、第１連通路１３ａ側から受ける冷却液の圧力と、第２連通路１４ａ側から受ける冷却液の圧力との差圧が、圧力差ＰＧ以上になったときに、第１及び第２弁板１７，１８が図２中時計回り方向に回動するように構成されている。すなわち、第１及び第２弁板１７，１８は、ロータリーソレノイド２６の駆動力に抗して回動する。
【００３４】
詳述すると、制御弁１０が第２終端位置に配置されたとき、ブロック側流路４ｂの流量は最小となっているが、ウォーターポンプ５の吐出圧が伝わることにより、制御弁１０の第１連通路１３ａ側は比較的高圧になる。このため、図２に示すように第２終端位置に配置された弁体１５は、導入口側面１５ａで受ける圧力が、吐出口側面１５ｂで受ける圧力よりも大きくなっている。このとき、第２弁板１８の受圧面積が、第１弁板１７の受圧面積よりも大きいため、回転軸１６を中心とする力の均衡状態が崩れ、弁体１５が図２中時計回り方向に回動する。
【００３５】
次に、制御弁１０を制御する制御装置Ｃについて図１に従って説明する。制御装置Ｃは、少なくとも制御弁１０の開閉弁を制御する機能を備える装置であって、冷却システム１のその他の動作制御等を合わせて行う装置でもよい。制御装置Ｃは、ブロック側流路４ｂであって、シリンダブロック２ｂの吐出口よりも下流に設けられた液温センサＷＳから、ブロック側流路４ｂを通過する冷却液の温度情報が入力される。
【００３６】
また、制御装置Ｃは、入力された温度情報に従って、制御弁１０（ロータリーソレノイド２６）を通電又は非通電状態にする。そして、ブロック側流路４ｂを通過する冷却液が所定温度Ｐ１よりも低くなると、制御装置Ｃはロータリーソレノイド２６を通電する。また、ブロック側流路４ｂを通過する冷却液が所定温度Ｐ１以上（車両の作動条件）になると、制御装置Ｃは、ロータリーソレノイド２６への通電を停止（非通電状態）にする。この所定温度Ｐ１は、例えば、シリンダブロック２ｂの冷却に適した温度範囲の下限値である。シリンダブロック２ｂは、シリンダヘッド２ａよりも高い温度に保持されることが要求されるため、所定温度Ｐ１は、暖機の目的でラジエータ３側を遮断するサーモスタット７の開弁温度ＴＨよりも高くなっている（即ち、所定温度Ｐ１＞開弁温度ＴＨ）。
【００３７】
次に、冷却システム１の作用について説明する。サーモスタット７を通過する冷却液の液温が開弁温度ＴＨ以上であった場合には、第１バルブ７ａが開弁し、ラジエータ３を冷却液が通過する。このとき、ブロック側流路４ｂを通過する冷却液の水温も、通常、所定温度Ｐ１以上であるため、制御弁１０も開弁している。
【００３８】
ラジエータ３の吐出口側の液温が、開弁温度ＴＨよりも低い場合、サーモスタット７の第１バルブ７ａが閉弁位置に配置され、第２バルブ７ｂが開弁する。このため、冷却液はバイパス流路６を流れ、ラジエータ３を迂回するように循環する。
【００３９】
このとき、制御装置Ｃが、シリンダブロック２ｂの吐出口側の液温が所定温度Ｐ１以下であることを検知すると、制御弁１０のロータリーソレノイド２６を通電する。ロータリーソレノイド２６が通電されて、弁体１５が第２終端位置に配置されると、ブロック側流路４ｂの流量が最小流量となり、ブロック側流路４ｂを流れる冷却液の液温が上昇する。
【００４０】
このように、ラジエータ３側の流路だけでなく、ブロック側流路４ｂがほぼ閉鎖状態になると、冷却回路４全体の通水抵抗が大きくなる。このため、冷却回路４を通過する流量が減少し、局所的に高圧部分又は低圧部分が生じる。具体的には、ウォーターポンプ５の吐出口を上流とすると、最も下流であるウォーターポンプ５の吸引口側（吸込側）の圧力が低下する。また、ウォーターポンプ５の吸引口に連通された、サーモスタット７の送出口側も低圧状態になる。一方、ヘッド側流路４ａは比較的高圧になる。このため、このヘッド側流路４ａと連通した排熱系流路４ｃは、圧力が伝わって比較的高圧になる。従って、サーモスタット７では、ラジエータ３側に設けられた導入口が高圧になり、送出口側が低圧になるため、サーモスタット７の上下流に発生する差圧が増大する。このとき、サーモスタット７の導入口側と送出口側の差圧が所定圧以上になると、第１バルブ７ａが差圧により開弁してしまう。また、ウォーターポンプ５の吸引口側の圧力が、所定圧以下になると、キャビテーションが発生しやすくなる。
【００４１】
一方、制御弁１０は、ウォーターポンプ５の吐出口側の圧力が伝わって、第１連通路１３ａ側が高圧状態になっている。そして、弁体１５の両側の差圧が、圧力差ＰＧ以上になると、第２終端位置にある弁体１５が、ロータリーソレノイド２６の駆動力に抗して第１終端位置まで移動する。ここで、回動圧力条件である圧力差ＰＧは、差圧開弁及びキャビテーションの発生を防止できる圧力差に設定されている。つまり、差圧開弁及びキャビテーションが発生する前の時点と、発生時及び発生後に制御弁１０に加わる差圧を予め実験
等で求め、差圧開弁及びキャビテーションの発生前の圧力差を、弁体１５が開弁する圧力差ＰＧとして設定する。
【００４２】
弁体１５が第１終端位置に配置されると、冷却回路４全体の通水抵抗が小さくなる。すると、冷却回路４全体の圧力の偏りが解消され、ウォーターポンプ５の吸引口側の圧力が適度な範囲内で上昇する。このため、サーモスタット７の上下流における過大な差圧、ウォーターポンプ５の吸引口付近の圧力低下が解消され、差圧開弁及びキャビテーションの発生が防止される。
【００４３】
第１の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第１の実施形態では、ブロック側流路４ｂの流量を制御する制御弁１０は、第１カバー１１等に回転可能に軸支された弁体１５を備えるようにした。また、弁体１５は、受圧面積が異なる第１及び第２弁板１７，１８を備えるようにした。そして、第２終端位置にある弁体１５が、第１連通路１３ａ側及び第２連通路１４ａ側が圧力差ＰＧ以上になった際に、不均衡状態になり、開弁位置に向かって自ずから回動するようにした。
【００４４】
また、サーモスタット７の差圧開弁を発生させる前に弁体１５が第１終端位置に移動するように第１及び第２弁板１７，１８の受圧面積比（圧力差ＰＧ）を設定した。また、ウォーターポンプ５の吸込側で発生する圧力がキャビテーションの発生する圧力よりも大きくなるように第１及び第２弁板１７，１８の受圧面積比（圧力差ＰＧ）を設定した。このため、制御弁１０は、差圧開弁及びキャビテーションの発生前に開弁し、冷却回路４全体の通水抵抗を小さくすることができる。このため、差圧開弁による温度調節機能の低下、キャビテーションにより発生する騒音、冷却管及びウォーターポンプ５の損傷を防止できる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態を図５〜図７に従って説明する。尚、第２の実施形態は、第１の実施形態の制御弁１０を変更したのみの構成であるため、同様の部分については、符号を同じにしてその詳細な説明を省略する。
【００４６】
図５に示すように、本実施形態の制御弁３０は、第１熱交換流路８ａ及び第２熱交換流路８ｂと、第３流路８ｃとの接続部に設けられ、各熱交換器９ａ，９ｂに対する冷却液の分配流量を制御する弁装置として使用されている。
【００４７】
図６に示すように、制御弁３０は、第１カバー３１を備え、第１カバー３１内には通路を構成する収容空間３１ａが形成されている。また、第１カバー３１には、第１及び第２ポート３２，３３とポンプ側ポート３４とが形成されている。第１ポート３２には、第１熱交換流路８ａに連通する通路を構成する第１連通路３２ａが形成されている。第２ポート３３には、第２熱交換流路８ｂに連通する通路を構成する第２連通路３３ａが形成されている。ポンプ側ポート３４には、ウォーターポンプ５側に連通する通路を構成するポンプ側連通路３４ａが形成されている。
【００４８】
第１カバー３１と封止部２１とには、弁体３５が所定角度範囲だけ回動可能に軸支されている。弁体３５は、第１の実施形態の弁体１５と同じ構成になっており、回動部としての第１及び第２弁板３７，３８は、第１カバー３１の内側面と、連通部Ｃ２分だけ隔てた状態で回動するように構成されている。
【００４９】
また、制御弁３０の駆動機構は、第１の実施形態の制御弁１０のコイルばね２２及び係合部材２５を省略した構成であり、電磁駆動部としてのロータリーソレノイド２６（励磁コイル２６ａ）を正方向に通電すると、図６中２点鎖線に示す、第１終端位置に配置され
る。弁体３５が第１終端位置に配置されると、第１連通路３２ａの開口面積が最大になり、第１熱交換流路８ａの通水抵抗が最小となる。また、第２連通路３３ａの吐出口は、弁体３５によって閉塞されるが、連通部Ｃ２により、第２連通路３３ａとポンプ側連通路３４ａとが連通される。従って、第２熱交換流路８ｂの通水抵抗は大きくなるものの、少量の冷却液が流れる。このため、油水熱交換器９ａに対する冷却液の流量は最大になり、ヒータ用熱交換器９ｂに対する流量は最小になる。
【００５０】
また、ロータリーソレノイド２６は、弁体３５が第１終端位置に配置されると、供給電流が遮断された状態になる。弁体３５は、回転軸３６と第１カバー３１及び封止部２１との摩擦力と、冷却液からの圧力により、図６中反時計回り方向への回動が規制されている。
【００５１】
ロータリーソレノイド２６を逆方向に通電すると、弁体３５は図６中実線で示す、第２終端位置まで回動する。弁体３５が第２終端位置に配置されると、第２連通路３３ａの開口面積が最大になり、第２熱交換流路８ｂの流量が最大になる。また、第１連通路３２ａは、連通部Ｃ２を介してポンプ側連通路３４ａと連通され、第１熱交換流路８ａには、必要最小限の流量が確保される。また、ロータリーソレノイド２６は、弁体３５が第２終端位置に配置されると、非通電状態になる。
【００５２】
この弁体３５は、前記したように、ラジエータ３側の流路が閉鎖され、冷却回路４全体の通水抵抗が大きくなった際に、その両側に発生する差圧と、第１及び第２弁板３７，３８に加わる圧力差との合力が圧力差ＰＧになると図７に示す中間位置付近に配置されるようになっている。つまり、第１及び第２弁板３７，３８の幅が異なるように形成されているため、連通部Ｃ２を通過しようとする冷却液が、第１及び第２弁板３７，３８の先端を加圧した際に、第２弁板３８に発生する回転モーメントの方が大きくなる。また、第１及び第２弁板３７，３８の各受圧面積が異なるように形成されているため、弁体３５の両側の差圧が大きくなると、均衡状態が崩れ、第２弁板３８が高圧側から低圧側に向かって回動する。例えば、図６中実線に示すように、弁体３５が第２終端位置に配置された際に、流量の小さい第１連通路３２ａ側が高圧になり、弁体３５の両側の差圧が過大になる。第２弁板３８は第１弁板３７よりも受圧面積が大きいため、第２弁板３８で受ける圧力の方が大きくなり、第１連通路３２ａ側から第２連通路３３ａ側に時計回り方向に回動する。そして、弁体３５は、図８に示すように、第２弁板３８の先端が第１カバー３１内側面と対峙しない位置であって、圧力の均衡がとれる中間位置に配置される。
【００５３】
この弁体３５の回動圧力条件である圧力差ＰＧは、サーモスタット７の差圧開弁及びウォーターポンプ５のキャビテーションの発生が防止される圧力差になっている。つまり、制御弁３０は、ポンプ側連通路３４ａを介してウォーターポンプ５の吸引口と連通し、導入口側は、ラジエータ３側の流路と連通しているため、圧力差ＰＧは、差圧開弁の発生圧力条件及びキャビテーションの発生圧力条件に基づいて実験等により算出できる。
【００５４】
弁体３５が中間位置に配置されると、第１熱交換流路８ａ及び第２熱交換流路８ｂの各通水抵抗がともに最小になり、冷却回路４全体の通水抵抗が小さくなる。すると、熱交換流路８の流量が増加し、ウォーターポンプ５の吸引口側の低圧状態が解消される。このため、サーモスタット７の上下流に発生する差圧が小さくなるとともに、ウォーターポンプ５の吸引口側で発生するキャビテーションが防止される。
【００５５】
第２の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（２）第２の実施形態では、各熱交換器９ａ，９ｂへの流量を制御する制御弁３０は、第１カバー３１等に回転可能に軸支された弁体３５を備えた。また、弁体３５に、受圧面積が異なる第１及び第２弁板３７，３８を設けた。そして、第１及び第２終端位置にある
弁体３５が、第１連通路３２ａ側及び第２連通路３３ａ側から受ける圧力の差が、圧力差ＰＧ以上になった際に、不均衡状態になり、中間位置に向かって自ずから回動するようにした。
【００５６】
また、サーモスタット７の差圧開弁を発生させる前に弁体３５が中間位置に移動するように第１及び第２弁板３７，３８の受圧面積比（圧力差ＰＧ）を設定した。また、ウォーターポンプ５の吸込側で発生する圧力がキャビテーションの発生する圧力よりも大きくなるように第１及び第２弁板３７，３８の受圧面積比（圧力差ＰＧ）を設定した。このため、制御弁３０は、差圧開弁及びキャビテーションの発生前に開弁し、冷却回路４全体の通水抵抗を小さくすることができる。このため、差圧開弁による温度調節機能の低下、及びキャビテーションによる騒音、冷却管及びウォーターポンプ５の損傷を防止できる。
【００５７】
尚、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・第１の実施形態では、制御弁１０に設けられた弁体１５が、第１カバー１１の内側面を摺動して、連通部Ｃ１を設けない構成にしてもよい。
【００５８】
・冷却システム１は、図８に示すような構成にしてもよい。図８に示す冷却システム４０は、第１及び第２熱交換流路４０ａ，４０ｂを備え、第１熱交換流路４０ａは、その導入口側が、ウォーターポンプ５の吐出口とエンジン２の導入口とを連通する連通路４１から分岐している。第２熱交換流路４０ｂは、導入口側が、エンジン２からラジエータ３に向かって冷却液を送出する冷却回路４から直接分岐している。第１及び第２熱交換流路４０ａ，４０ｂは、各熱交換器９ａ，９ｂの下流で合流し第３流路４０ｃになっている。制御弁１０は、第１熱交換流路４０ａの途中であって、油水熱交換器９ａよりも上流に設けられている。そして、制御弁１０は、第１熱交換流路４０ａの流量を低減、又は閉鎖するようになっている。さらに、制御弁１０は、差圧開弁及びキャビテーションが発生する前の圧力で自ずから開弁するように構成されている。
【００５９】
・制御弁１０は、シリンダブロック２ｂへの冷却液の供給量を制御できる位置であれば、冷却回路４のどの位置に配置してもよい。また、制御弁１０は、シリンダブロック２ｂへの冷却液の供給量を制御する以外の目的で配設されてもよく、エンジン２に配設されたウォータジャケット内の流路、エンジン２を迂回する迂回流路の途中等に設けられてもよい。
【００６０】
・第１の実施形態では、図９に示す制御弁５０のような構成にしてもよい。制御弁５０は、第１の実施形態と同様な構成の第１カバー１１内に、収容空間１２を備え、弁体５４を所定角度だけ回動可能に軸支している。第１カバー１１と、第１弁板５５及び第２弁板５６との間に設けられた、隙間としての連通部Ｃ３，Ｃ４は、第２弁板５６が第１弁板５５よりも短く形成されることで、その間隙面積が異なるように形成されている。または、第１カバー１１に図示しない拡開部を一部設け、第１及び第２弁板５５，５６を同じ長さに形成することで、開口面積が異なるようにしてもよい。このため、間隙面積が大きい連通部Ｃ４を通過する流量は、間隙面積が小さい連通部Ｃ３を通過する流量よりも大きくなる。従って、第２弁板５６は、第１弁板５５よりも冷却液から受ける圧力が大きくなる。この弁体５４は、第１及び第２弁板５５，５６に加わる回転力の差が所定値未満のとき、ロータリーソレノイド２６の駆動力や、弁体５４と第１カバー１１等との摩擦力等により回動しない。回転力の差が所定値以上になると、第２弁板５６が受ける圧力が、ロータリーソレノイド２６の駆動力等を上回り、図９中２点鎖線に示す終端位置に配置される。
【００６１】
また、制御弁は、図１０に示す制御弁６０のような構成にしてもよい。制御弁６０は、第１カバー６１を備え、第１カバー６１には、収容空間６１ａ（通路）と、ブロック側流路４ｂに連通する第１連通路６２ａ（通路）を備えた第１ポート６２と、ヘッド側流路４
ａ及びブロック側流路４ｂの合流部に連通する第２連通路６３ａ（通路）を備えた第２ポート６３が突出形成されている。また、第１カバー６１には、弁体６４を軸支する軸受６５が形成されている。弁体６４は、回転軸６６と、回転軸６６から延出形成された弁板６７とを備えている。弁板６７は、回転軸６６を中心に、図１０中実線に示す第１終端位置と、２点鎖線で示す、第２終端位置との間を回動する。第１終端位置に配置された弁体６４は、第１熱交換流路８ａに連通した第１連通路６２ａ側と、第２熱交換流路８ｂに連通した第２連通路６３ａ側との間の差圧が、圧力差ＰＧになると、第２終端位置に回動するようになっている。
【００６２】
・第２の実施形態では、制御弁３０は図１１に示す制御弁７０のような構成にしてもよい。制御弁７０は、第１カバー７１内に、収容空間７１ａ（通路）を備え、弁体７５を所定角度だけ回動可能に軸支している。第１カバー７１は、第１熱交換流路８ａに連通された第１連通路７２ａ（通路）を備える第１ポート７２と、第２熱交換流路８ｂに連通された第２連通路７３ａ（通路）を備える第２ポート７３と、ウォーターポンプ５側に連通されたポンプ側連通路７４ａ（通路）を備えたポンプ側ポート７４とを備える。第１カバー７１及び弁体７５は、第１カバー７１と、第１弁板７６及び第２弁板７７との間に設けられた隙間としての連通部Ｃ５，Ｃ６の間隙面積が異なるように形成されている。
【００６３】
このため、連通部Ｃ６を通過した流量は、連通部Ｃ５を通過する流量よりも大きくなり、第２弁板７７が冷却液から受ける圧力は、第１弁板７６よりも大きくなる。第１弁板７６及び第２弁板７７に加わる回転力の差が所定値未満の場合には、ロータリーソレノイド２６の駆動力や、弁体７５と第１カバー７１等との摩擦力により回動しない。第１弁板７６及び第２弁板７７に加わる回転力の差が所定値以上の場合には、第２弁板７７が高圧側から低圧側に向かって回動し、図１１中実線に示す第２終端位置と、図１１中２点鎖線に示す、第１終端位置との間の中間位置に配置される。
【００６４】
また、制御弁は、図１２に示す制御弁８０のような構成にしてもよい。制御弁８０は、第１カバー８１を備え、第１カバー８１には、収容空間８１ａ（通路）と、第１熱交換流路８ａに連通された第１連通路８２ａ（通路）を備える第１ポート８２と第２熱交換流路８ｂに連通された第２連通路８３ａ（通路）を備える第２ポート８３とが設けられている。また、第１カバー８１には、ウォーターポンプ５側に連通されたポンプ側連通路８４ａ（通路）を備えたポンプ側ポート８４が設けられている。また、第１カバー８１には、弁体８５を軸支する軸受８６が形成されている。弁体８５は、回転軸８７と、回転軸８７から延出形成された弁板８８とを備えている。弁板８８は、回転軸８７を中心に、図１２中実線に示す第２終端位置と、２点鎖線で示す第１終端位置との間を回動する。弁体８５は、第１熱交換流路８ａに連通した第１連通路８２ａ側と、第２熱交換流路８ｂに連通した第２連通路８３ａ側との間の差圧が、圧力差ＰＧになると、低圧側に回動するようになっている。
【００６５】
・第１の実施形態では、制御弁１０からコイルばね２２を省略し、ロータリーソレノイド２６の制御のみにより、弁体１５を第１及び第２終端位置に配置してもよい。
・第１の実施形態では、液温センサＷＳから入力された温度情報に基づいて、制御弁１０を通電又は非通電にしたが、エンジン２の回転数が所定値以上（車両の作動条件）であるときに、非通電にするようにしてもよい。
【００６６】
・第２の実施形態では、弁体３５が第１及び第２終端位置に配置された際に、通電を停止したが、供給電流を低減させるようにしてもよい。また、弁体３５を、付勢ばねによって第１又は第２終端位置のいずれかに付勢するようにしてもよい。また、エンジン２の回転数が所定値以上（車両の作動条件）であるときに、非通電にするようにしてもよい。
【００６７】
・上記各実施形態では、油水熱交換器９ａは、エンジンオイル等、他のオイルの温度調節を行うものであってもよい。また、ヒータ用熱交換器９ｂは、空調装置以外の装置に用いられるものであってもよい。
【００６８】
・上記各実施形態では、冷却システム１は、その他の熱源又は駆動装置を冷却する装置であってもよい。例えば、冷却システム１は、蓄電器（燃料電池）を用いた車両に搭載され、該蓄電器等の熱源を冷却するシステムであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態の冷却システムの模式図。
【図２】同冷却システムの制御弁の断面図。
【図３】同制御弁の断面図。
【図４】同制御弁の要部断面図。
【図５】本発明の第２実施形態の冷却システムの模式図。
【図６】同冷却システムの制御弁の断面図。
【図７】同制御弁の断面図。
【図８】本発明の別例の冷却システムの模式図。
【図９】本発明の別例の制御弁の断面図。
【図１０】本発明の別例の制御弁の断面図。
【図１１】本発明の別例の制御弁の断面図。
【図１２】本発明の別例の制御弁の断面図。
【符号の説明】
【００７０】
１，４０…冷却システム、２…熱源としてのエンジン、３…冷却手段としてのラジエータ、４…冷却回路、４ａ…第１冷却回路を構成するヘッド側流路、４ｂ…第１冷却回路を構成するブロック側流路、４ｃ…第２冷却回路としての排熱系流路、５…冷媒圧送手段としてのウォーターポンプ、６…第１冷却回路を構成するバイパス流路、７…流量制御弁としてのサーモスタット、８…第１冷却回路を構成する熱交換流路、８ａ，４０ａ…第１冷却回路及び第１流路を構成する第１熱交換流路、８ｂ，４０ｂ…第１冷却回路及び第２流路を構成する第２熱交換流路、８ｃ，４０ｃ…第１冷却回路を構成する第３流路、１０，３０，５０，６０，７０，８０…制御弁、１２，３１ａ，６１ａ，７１ａ，８１ａ…通路を構成する収容空間、１３ａ，３２ａ，６２ａ，７２ａ，８２ａ…通路を構成する第１連通路、１４ａ，３３ａ，６３ａ，７３ａ，８３ａ…通路を構成する第２連通路、１５，３５，５４，６４，７５，８５…弁体、１６，３６，６６，８７…回転軸、２６…電磁駆動部としてのロータリーソレノイド、３４ａ，７４ａ，８４ａ…通路を構成するポンプ側連通路、Ｃ３〜Ｃ６…隙間としての連通部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006090226.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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