(57)【要約】【課題】  流体の流動を制御する流体制御弁において、弁の作動システムおよび密閉構造が簡単な流体制御弁を提供することを課題とする。【解決手段】  進退可能な隔壁２０の一方側に流体が流入する流入口１１と流出する流出口１２とを有し隔壁２０に流体の圧力を作用させる弁室１０Ａ、他方側に隔壁２０に調節可能な押圧力を作用させる圧力室１０Ｂ、が形成されるハウジング１０と、隔壁２０に支持され、流出口１２を開閉する作動弁４２と、を有し、弁室１０Ａの流入口１１から流入する流体の圧力と圧力室１０Ｂの押圧力の圧力差により隔壁２０が進退され作動弁４２を開閉し流体の流動を制御する流体制御弁１００とした。【選択図】図２
2011226544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
進退可能な隔壁の一方側に流体が流入する流入口と流出する流出口とを有し前記隔壁に前記流体の圧力を作用させる弁室、他方側に前記隔壁に調節可能な押圧力を作用させる圧力室、が形成されるハウジングと、
前記隔壁に支持され、前記流出口を開閉する弁と、を有し、
前記弁室の前記流入口から流入する前記流体の圧力と前記圧力室の押圧力の圧力差により前記隔壁が進退され前記弁を開閉し流体の流動を制御する流体制御弁。
【請求項２】
請求項１において、
前記弁は、前記隔壁に相対的に進退可能に支持されると共に前記流出口を閉じる方向に付勢される流体制御弁。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記流入口から流入する流体が所定圧力以下のとき、流体の圧力変動によって前記弁が開閉することを抑制するスライド機構が設けられる流体制御弁。
【請求項４】
請求項３において、
前記流入口から流入する流体が所定圧力より大きいとき、前記弁を開方向に案内するストッパ機構が設けられる流体制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧力により弁を開閉し、流体の流動を制御する流体制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の出力及び燃費性能向上のため、シリンダブロックの冷却水出口に配設され、冷却水が開弁温度以上になったとき開弁し冷却水をシリンダヘッドから流出するシリンダブロックの水温制御サーモスタットと、水温制御サーモスタットと並列に併設され、高負荷時に開弁し冷却水を水温制御サーモスタットを迂回して循環させる負荷制御バルブを備えた水冷式エンジンの冷却装置が開示されている。
【０００３】
負荷制御バルブは、負圧式アクチュエータを有し、負圧式アクチュエータの進退自在なダイヤフラムに固定されたシャフトが、シリンダブロックを貫通し、シャフトと一体の弁がシリンダブロックの冷却通路を開閉する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１６２７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の水冷式エンジンの冷却装置は、弁が負圧式アクチュエータにより進退されるため、負圧源が必要となり、弁の作動システムが複雑となる問題がある。また、シリンダブロックに対して進退自在なシャフトを水密的に密閉する構造が必要となり、密閉構造が複雑化する問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、弁の作動システムおよび密閉構造が簡単な流体制御弁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】
【０００７】
上記の技術的課題を解決するために本発明にて講じられた第１の技術的手段は、進退可能な隔壁の一方側に流体が流入する流入口と流出する流出口とを有し前記隔壁に前記流体の圧力を作用させる弁室、他方側に前記隔壁に調節可能な押圧力を作用させる圧力室、が形成されるハウジングと、前記隔壁に支持され、前記流出口を開閉する弁と、を有し、前記弁室の前記流入口から流入する前記流体の圧力と前記圧力室の押圧力の圧力差により前記隔壁が進退され前記弁を開閉し流体の流動を制御する流体制御弁としたことである。
【０００８】
第２の技術的手段は、第１の技術的手段において、前記弁は、前記隔壁に相対的に進退可能に支持されると共に前記流出口を閉じる方向に付勢される流体制御弁としたことである。
【０００９】
第３の技術的手段は、第１または第２の技術的手段において、前記流入口から流入する流体が所定圧力以下のとき、流体の圧力変動によって前記弁が開閉することを抑制するスライド機構が設けられることである。
【００１０】
第４の技術的手段は、第３の技術的手段において、前記流入口から流入する流体が所定圧力より大きいとき、前記弁を開方向に案内するストッパ機構が設けられることである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によると、流入口から流入する流体の圧力と圧力室の押圧力の圧力差により、弁が開閉されるため、弁の作動システムが簡単なシステムとなる。また、弁は隔壁に支持され弁室のみに配設できる構造となるため、密閉構造が不要となる。
【００１２】
請求項２の発明によると、流体の圧力変動による隔壁の進退方向の移動が吸収されると共に弁が流出口を閉じる方向に付勢されるため、流体の圧力変動により弁が開弁することを防止できる。
【００１３】
請求項３の発明によると、スライド機構が設けられることにより、流体の圧力変動によって、意図しない弁の開閉を抑制できる。
【００１４】
請求項４の発明によると、ストッパ機構が設けられることにより、スライド機構が設けられていても、流体の圧力変動が所定圧力より大きければ弁を開方向に案内する。従って、例えば流入口から流入する流体の圧力が急激に上昇した際には、弁が開き、流体を循環させることができる。よって、流体の温度を均一化でき、内燃機関等の発熱体から発生する熱を流体が吸熱できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関冷却システムを示す概略図。
【図２】本発明に係る流体制御弁の閉弁状態を示す概略図。
【図３】本発明に係る流体制御弁の開弁状態を示す概略図。
【図４】本発明に係る流体制御弁の制御フローを示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施例の流体制御弁１００が搭載されるエンジン冷却回路Ｃを示す概略図である。図２は、本発明の実施例を示す流体制御弁１００の閉弁状態を示す概略図である。図３は、本発明の実施例を示す流体制御弁１００の開弁状態を示す概略図である。
【００１８】
エンジン冷却回路Ｃは、図１に示すように、エンジン１、ポンプ２、ラジエータ３、サーモスタット４、車室ヒータ５及び流体制御弁１００から構成される。冷却水（流体）は、エンジン１により駆動されるポンプ２によりエンジン冷却回路Ｃ内を循環する。
【００１９】
流体制御弁１００及び車室ヒータ５は、エンジン１からポンプ２に連通するヒータ回路（流体通路）Ｃ１中に配設されている。車室ヒータ５による車室内の暖房が要求される、又は冷却水が所定の温度になると流体制御弁１００が開弁し、冷却水が車室ヒータ５を循環する。
【００２０】
ラジエータ３及びサーモスタット４は、エンジン１からポンプ２に連通するラジエータ回路Ｃ２に配設されている。エンジン１の始動後、冷却水が所定の温度になるとサーモスタット４が開弁し、冷却水がラジエータ３を循環する。
【００２１】
図２、図３の流体制御弁１００は、進退可能な隔壁２０に区分され、一方側に弁室１０Ａと他方側に圧力室１０Ｂが形成されるハウジング１０を有する。弁室１０Ａは、冷却水（流体）が流入する流入口１１と流出する流出口１２とを有し、隔壁２０に冷却水の圧力を作用させる。圧力室１０Ｂは、隔壁２０に調節可能な押圧力を作用させる。
【００２２】
ハウジング１０は、一端が開口した有底円筒で開口部に鍔が形成されたハット状の２つの部材が、それぞれの鍔１０ａ、１０ｂの間に隔壁２０を挟み対向して結合された両端が閉じた有底円筒である。ハウジング１０は、弁室１０Ａ側の周壁に流入口１１、端面（底部）の中央に流出口１２が形成され、圧力室１０Ｂ側端面（底部）の外周側に開閉可能な調節弁３０が連結される。流入口１１はエンジン１に連結され、流出口１２は車室ヒータ５に連結される。
【００２３】
隔壁２０は、外縁部２１ａをハウジング１０の鍔１０ａ、１０ｂに挟持され気密的に支持される円盤状の弾性体２１と、円盤状の底部２２ａと底部２２ａから圧力室１０Ｂ方向に起立する筒部２２ｂからなるカップ状の剛体２２を有する。剛体２２および弾性体２１は、剛体２２の底部２２ａと弾性体２１が密着し、結合されている。弾性体２１は、円盤状のゴム部材であってもよい。
【００２４】
隔壁２０は、弁室１０Ａに流入する冷却水の隔壁２０に作用する圧力と調節弁３０の開閉により変化する圧力室１０Ｂ内の圧力および後述する付勢部材６０の付勢力により隔壁２０を押圧する押圧力との圧力差に基づき弾性体２１が変形し、円筒状ハウジング１０の中心軸方向に進退（移動）する。調節弁３０は、電磁弁であってもよい。
【００２５】
隔壁２０の弁室１０Ａ側には、剛体２２の中央から弾性体２１を貫通して流出口１２方向に延出する軸２２ｃが固定されている。軸２２ｃは、流出口１２側端部に軸２２ｃの径より大きい径を有する端末部２２ｄが形成されている。軸２２ｃの端末部２２ｄと隔壁２０との間には、端末部２２ｄの径より大きい径を有する円板部２２ｅが形成されている。軸２２ａは、ハウジング１０に固定される軸受け１３に進退自在に支持されている。
【００２６】
軸２２ｃの端末部２２ｄの周囲には、軸２２ｃおよび端末部２２ｄに対して軸方向に相対的に移動（進退）可能である弁体４０が配設されている。軸２２ｃおよび端末部２２ｄと弁体４０によりスライド機構Ｓ１が構成される。
【００２７】
弁体４０は、端末部２２ｄを囲う円筒部４１、円筒部４１の流出口１２側端部に円筒部４１の径より大きい径を有し流出口１２を開閉する作動弁４２および隔壁２０側に軸２２ｃが挿通され端末部２２ｄと係合する係合部４３から構成される。作動弁４２の進退方向に垂直な投影面積は、隔壁２０の進退方向に垂直な投影面積より小さい。端末部２２ｄと係合部４３によりストッパ機構Ｓ２が構成される。
【００２８】
作動弁４２の外縁部４２ａと円板部２２ｅとの間には、それぞれに係止され弁体４０を流出口１２方向に付勢する弾性部材５０が配設されている。
【００２９】
流体圧が小さく別途規定される圧力以下（所定圧力以下）の場合、図２に示すように、スライド機構Ｓ１および弾性部材５０の付勢力により、冷却水の圧力変動による隔壁２０の進退方向の移動が吸収されると共に作動弁４２が流出口１２方向に付勢され、流出口１２は閉塞されている。
【００３０】
流体圧が大きい（所定圧力より大きい）場合、図３に示すように、隔壁２０が圧力室１０Ｂ側に退行し、ストッパ機構Ｓ２および弾性部材５０により、弁体４０は隔壁２０に対して相対的に移動せず、作動弁４２により流出口１２の開放される。
【００３１】
隔壁２０の圧力室１０Ｂ側には、隔壁２０の剛体２２とハウジング１０の端面との間にそれぞれに係止され隔壁２０を弁室１０Ａ方向に付勢する付勢部材６０が配設されている。剛体２２の筒部２２ｂは、付勢部材６０が径方向に移動し付勢力が変化しないよう付勢部材６０の位置を保持する。
【００３２】
圧力室１０Ｂは、大気に連通される調節弁３０の開閉により内部の圧力が調節される。なお、調節弁３０は、負圧に連通されていてもよい。
【００３３】
調節弁３０が閉弁の場合、図２に示すように、圧力室１０Ｂは密閉され、圧力室１０Ｂ内の圧力および付勢部材６０の付勢力が隔壁２０を押圧する押圧力と弁室１０Ａ内の流体が隔壁２０に作用する圧力が拮抗し隔壁２０の進退方向の位置が保持される。なお、調節弁３０が故障により閉弁し、例えばエンジン１が別途規定される回転数以上になり流体圧が高くなった場合、作動弁４２は開弁され冷却水が循環され、エンジン１は冷却される。
【００３４】
調節弁３０が開の場合、図３に示すように、圧力室１０Ｂは大気に連通し、隔壁２０には弁室１０Ａの圧力が作用し付勢部材６０の付勢力に抗して圧力室１０Ｂ方向に移動（退行）する。
【００３５】
次に、本実施例の作動について説明する。
【００３６】
エンジン１の始動後ポンプ２が作動し、エンジン１内を冷却水が循環し、循環する冷却水が弁室１０Ａ内に流入する。弁室１０Ａ内は、冷却水の流入により流体圧が発生する。
【００３７】
エンジン１始動直後は、図２に示すように、調節弁３０が閉弁され、圧力室１０Ｂは密閉され、弁室１０Ａ内の流体の圧力と圧力室１０Ｂ内の圧力および付勢部材６０の付勢力による押圧力が拮抗し、隔壁２０は進退せず保持される。また、弁体４０は弾性部材５０により流出口１２方向に付勢される。これにより、作動弁４２は流出口１２を閉塞している。このとき、流体の圧力変動による隔壁２０の進退方向の移動が発生する場合、スライド機構Ｓ１により吸収され、作動弁４２は流出口１２を閉塞する。
【００３８】
車室ヒータ５による車室内の暖房が要求された場合、図３に示すように、調節弁３０が開弁され、圧力室１０Ｂは大気と連通する。付勢部材６０の付勢力は、弁室内１０Ａの圧力より小さく、隔壁２０は圧力室１０Ｂ方向に移動（退行）する。このとき、ストッパ機構Ｓ２および弾性部材５０により、隔壁２０の軸２２ｃの端末部２２ｄと弁体４０の係合部４３が係合し、作動弁４２を圧力室１０Ｂ方向に移動させ開弁する。作動弁４２の開弁により、エンジン１から車室ヒータ５へ冷却水が送水される。
【００３９】
また、冷却水の温度が７０℃より高くなった場合、エンジン１を保護するため、調節弁３０が開弁され、圧力室１０Ｂは大気と連通する。この場合も車室ヒータ５による車室内の暖房が要求された場合と同様に作動弁４２が開弁し、エンジン１から車室ヒータ５へ冷却水が送水される。
【００４０】
次に、本実施例の制御を図４に基づいて説明する。
【００４１】
図４は、本発明に係る流体制御弁１００の制御フローを示すフロー図である。
【００４２】
この制御は、車室ヒータ５による車室内の暖房が要求された場合および冷却水の温度が７０℃より高くなった場合、車室ヒータ５に冷却水を流通させる。
【００４３】
先ず、ステップ１（Ｓ１）では、エンジン１のイグニッションがＯＮか否かを判定する。ＹＥＳの場合はステップ２へ進む。ＮＯの場合は制御フローを終了する（ＥＮＤ）。ステップ２（Ｓ２）では、エンジンが運転中か否かを判定する。ＹＥＳの場合はステップ３へ進む。ＮＯの場合は制御フローを終了する（ＥＮＤ）。ステップ３（Ｓ３）では、車室ヒータ５の作動要求が有か否かを判定する。ＹＥＳの場合はステップ５（Ｓ５）へ進み調節弁３０を開弁し、流出口１２を開放し冷却水を車室ヒータ５に循環させ、制御フローを終了する（ＥＮＤ）。ＮＯの場合はステップ４（Ｓ４）へ進む。ステップ４（Ｓ４）では、冷却水温度が７０℃より高いか否かを判定する。ＹＥＳの場合はステップ５（Ｓ５）へ進み調節弁３０を開弁し、流出口１２を開放し冷却水を車室ヒータ５に循環させ、制御フローを終了する（ＥＮＤ）。ＮＯの場合はステップ６（Ｓ６）へ進み調節弁３０を閉弁し、流出口１２を閉塞し冷却水を車室ヒータ５に循環せず、制御フローを終了する（ＥＮＤ）。
【００４４】
以上、本発明によれば、流入口１２から流入する冷却水の圧力と圧力室１０Ｂの押圧力の圧力差により、作動弁４２が開閉されるため、作動弁４２の作動システムが簡単なシステムとなる。また、作動弁４２は隔壁２０に支持され弁室１０Ａのみに配設できる構造となるため、密閉構造が不要となる。また、冷却水の圧力変動による隔壁２０の進退方向の移動が吸収されると共に作動弁４２が流出口１２を閉じる方向に付勢されるため、冷却水の圧力変動により作動弁１２が開弁することを防止できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０・・・ハウジング
１０Ａ・・・弁室
１０Ｂ・・・圧力室
１１・・・流入口
１２・・・流出口
２０・・・隔壁
４２・・・作動弁（弁）
１００・・・流体制御弁
【図１】
2011226544.tif 000003
【図２】
2011226544.tif 000004
【図３】
2011226544.tif 000005
【図４】
2011226544.tif 000006