(57)【要約】【課題】流体の圧力損失を抑制できるコンパクトな弁装置を提供する。【解決手段】回動弁Ｖａと、サーモスタット弁Ｖｂと、回動弁Ｖａおよびサーモスタット弁Ｖｂにより開閉される流体の流入口４１を有するハウジング４と、を備え、サーモスタット弁Ｖｂは、弁部３１ａが回動軸５に垂直な方向に沿って直進移動するような姿勢でハウジング４に収容されており、流入口４１は１つの流路に連通しており、流入口４１は、回動弁Ｖａにより開閉可能な第一流入口４１Ａと、サーモスタット弁Ｖｂにより開閉可能な第二流入口４１Ｂとで区画されており、第一流入口４１Ａの流路と第二流入口４１Ｂの流路とが並列配置されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により駆動する回動軸と、前記回動軸と連動して回動する弁体とを有する回動弁と、
流体の温度で膨張又は収縮する熱膨張体を収容した感温部と、前記感温部の作動により直進移動する弁部とを有するサーモスタット弁と、
前記回動弁および前記サーモスタット弁により開閉される流体の流入口と、前記流入口からの流体が流出する流出口とを有し、前記回動弁および前記サーモスタット弁を収容するハウジングと、を備え、
前記サーモスタット弁は、前記弁部が前記回動軸に垂直な方向に沿って直進移動するような姿勢で前記ハウジングに収容されており、
前記流入口は１つの流路に連通しており、前記流入口は、前記回動弁により開閉可能な第一流入口と、前記サーモスタット弁により開閉可能な第二流入口とに区画されており、前記第一流入口の流路と前記第二流入口の流路とが並列配置されている弁装置。
【請求項２】
前記回動弁が全開状態のときに前記第一流入口を流れる流体の流量は、前記サーモスタット弁が全開状態のときに前記第二流入口を流れる流体の流量よりも大きく設定されている請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
前記第一流入口は、前記第二流入口よりも下流側に設けられている請求項１又は２に記載の弁装置。
【請求項４】
前記回動弁が開弁状態のとき、前記弁体には前記第一流入口に対向する孔部が形成されていると共に、前記第二流入口には前記弁体が対向しておらず、
前記回動弁が閉弁状態のとき、前記孔部が前記第二流入口に対向している請求項１〜３の何れか一項に記載の弁装置。
【請求項５】
前記ハウジングは、前記感温部に向けて流体を流通させ、少なくともヒータコアが配置されたヒータ経路に連通する第三流入口をさらに有する請求項１〜４の何れか一項に記載の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーモスタット弁を備えた弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンとラジエータとを結ぶ冷却経路に、主制御弁としてのサーモスタット弁と、副制御弁としての電磁制御型ポペット弁とをハウジングに収容した弁装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の弁装置は、ハウジングに設けられた冷却水の流入口が、直進移動する第一弁部を有するサーモスタット弁によって開閉可能な第一流入口と、直進移動する第二弁部を有する電磁制御型ポペット弁によって開閉可能な第二流入口とで区画されており、夫々の弁が並列配置されている。これにより、何れか一方の弁が故障した場合でも、オーバーヒートを防止できると記載されている。また、電磁制御型ポペット弁は、駆動源としての電磁部を流路内に設けられない関係上、第二弁部が流体の流通方向（第一弁部の直進移動方向）に対して垂直に直進移動するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１７９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の弁装置は、副制御弁として電磁制御型ポペット弁を用いるものであるため、第二弁部が直進移動するための空間を流体の流通方向に対して垂直に設けなければならない。その結果、開弁時に所望の開口面積を確保するためには、第二弁部のストローク長を大きくする必要があり、電磁部の駆動力を大きくする必要があると共に、ハウジングにおける第二弁部の移動空間も大きくなり、弁装置全体が大型化してしまう。しかも、第一弁部と第二弁部との直進移動方向が垂直であるため、第一流入口の流路と第二流入口の流路とが垂直となり、流路構成が複雑化して流体の圧力損失が大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、流体の圧力損失を抑制できるコンパクトな弁装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
弁装置の特徴構成は、駆動源により駆動する回動軸と、前記回動軸と連動して回動する弁体とを有する回動弁と、流体の温度で膨張又は収縮する熱膨張体を収容した感温部と、前記感温部の作動により直進移動する弁部とを有するサーモスタット弁と、前記回動弁および前記サーモスタット弁により開閉される流体の流入口と、前記流入口からの流体が流出する流出口とを有し、前記回動弁および前記サーモスタット弁を収容するハウジングと、を備え、前記サーモスタット弁は、前記弁部が前記回動軸に垂直な方向に沿って直進移動するような姿勢で前記ハウジングに収容されており、前記流入口は１つの流路に連通しており、前記流入口は、前記回動弁により開閉可能な第一流入口と、前記サーモスタット弁により開閉可能な第二流入口とに区画されており、前記第一流入口の流路と前記第二流入口の流路とが並列配置されている点にある。
【０００８】
本構成における弁装置は、回動軸と連動して回動する弁体を有する回動弁と、回動軸に垂直な方向に沿って直進移動する弁部を有するサーモスタット弁と、を備えている。つまり、回動弁の弁体は直進移動せずに回動するので、サーモスタット弁の弁部の直進移動方向に対して垂直な方向に回動軸を配置しても、回動弁の弁体のストローク長を大きく確保する必要がない。その結果、駆動源の駆動力を小さくしつつ弁体の移動空間も最小限とすることが可能となり、弁装置全体をコンパクトにすることができる。
【０００９】
しかも、本構成では、流入口が回動弁により開閉可能な第一流入口とサーモスタット弁により開閉可能な第二流入口とで区画されており、前記第一流入口の流路と前記第二流入口の流路とが並列配置されている。このため、第一流入口が回動弁によって開弁されると共に第二流入口がサーモスタット弁によって開弁されたとき、夫々の流路が同一方向となるので、流体の圧力損失を最小限にすることができる。
【００１０】
このように、流体の圧力損失を抑制できるコンパクトな弁装置を提供できた。
【００１１】
他の特徴構成は、前記回動弁が全開状態のときに前記第一流入口を流れる流体の流量は、前記サーモスタット弁が全開状態のときに前記第二流入口を流れる流体の流量よりも大きく設定されている点にある。
【００１２】
回動弁は、流体の流通方向とは交差する方向に弁体を回動させるによって第一流入口を開閉させる構造上、流体の圧力損失が、流体の流通方向と同じ方向に弁部を直進移動させるサーモスタット弁に比べて小さい。本構成のように、回動弁が全開状態のときの流量をサーモスタット弁が全開状態の流量よりも大きく構成すれば、回動弁を主制御弁とし、サーモスタット弁を副制御弁とすることが可能となる。つまり、所望の流量が求められる状況下において、圧力損失が小さい状態で流体を円滑に流通させることができる。
【００１３】
他の特徴構成は、前記第一流入口は、前記第二流入口よりも下流側に設けられている点にある。
【００１４】
本構成のように、第一流入口を第二流入口よりも下流側に設けることで、第二流入口には第一流入口に向かう流体が通過する。つまり、第一流入口を第二流入口よりも上流側に設ける場合に比べて、第二流入口を通過する流量が大きくなり、サーモスタット弁の感温性能を向上させることができる。しかも、サーモスタット弁の流路が短縮されるため、サーモスタット弁を通過する流体の圧力損失を低減することができる。
【００１５】
他の特徴構成は、前記回動弁が開弁状態のとき、前記弁体には前記第一流入口に対向する孔部が形成されていると共に、前記第二流入口には前記弁体が対向しておらず、前記回動弁が閉弁状態のとき、前記孔部が前記第二流入口に対向している点にある。
【００１６】
本構成のように、回動弁が閉弁状態のときに孔部が第二流入口に対向しているので、サーモスタット弁を流通する流体を、孔部を介してハウジングの流出口に円滑に流通させることができる。また、回動弁が開弁状態とき、第二流入口が弁体により閉塞されないので、サーモスタット弁が開弁状態のときの圧力損失が小さくなり、流出口に流通する流量を増大させることができる。
【００１７】
他の特徴構成は、前記ハウジングは、前記感温部に向けて流体を流通させ、少なくともヒータコアが配置されたヒータ経路に連通する第三流入口をさらに有する点にある。
【００１８】
本構成のように、ヒータ経路から感温部に流体を流通させれば、流体の温度特性を正確に反映することが可能となるので、感温部の感温性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】弁装置を配置してある冷却システムの模式図である。
【図２】弁装置の平面図である。
【図３】回動弁が閉弁したときの状態を示す弁装置の底面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】回動弁が開弁状態、且つ、サーモスタット弁が開弁状態である図４のV−V線断面図である。
【図６】回動弁が閉弁状態、且つ、サーモスタット弁が閉弁状態である図４のV−V線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る弁装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、弁装置の一例として、自動車用のエンジンＥの冷却システムに用いられる弁装置Ｖとして説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【００２１】
図１に示すように、エンジンＥの冷却システムは、エンジンＥとラジエータＲとの間に冷却水（流体の一例）を循環させる冷却経路１と、エンジンＥと車内に温風を発生させるヒータコアＨとの間に冷却水を循環させるヒータ経路２と、エンジンＥに冷却水を供給するウォータポンプＰと、後述する弁装置ＶからエンジンＥまでを接続する接続管路１０とを備えている。
【００２２】
ラジエータＲを経由した冷却経路１やヒータコアＨを経由したヒータ経路２は、弁装置Ｖを介して接続管路１０によってウォータポンプＰに接続されている。冷却経路１は、エンジンＥで加熱された冷却水をラジエータＲで冷却した後、弁装置Ｖを介してエンジンＥに還流させる。ヒータ経路２は、エンジンＥとヒータコアＨとの間に開閉弁３を配置し、この開閉弁３が開弁状態のとき、エンジンＥで加熱された冷却水を、車室内の空気を暖めるべくヒータコアＨに流入させる。このとき、ヒータコアＨで熱交換されて冷却された冷却水は、弁装置Ｖを介してエンジンＥに還流される。
【００２３】
一方、冷却水が所定の温度より低い場合、開閉弁３を閉弁してヒータ経路２で冷却水を循環させないことにより、ヒータコアＨでの熱交換による冷却水の温度の低下を防止する。また、冷却水の温度が低い場合には、後述するサーモスタット弁Ｖｂを備えた弁装置Ｖも閉弁しているため、冷却水はラジエータＲにも循環しない。このため、エンジンＥの暖機運転時における冷却水の温度上昇を促進して、燃費の向上を図ることができる。
【００２４】
（基本構成）
図２〜図６に示すように、弁装置Ｖは、回動弁Ｖａと、サーモスタット弁Ｖｂと、回動弁Ｖａおよびサーモスタット弁Ｖｂを収容するハウジング４とを備えている（図５参照）。
【００２５】
回動弁Ｖａは、負圧アクチュエータＫ（駆動源の一例）と、ハウジング４に支持され、負圧アクチュエータＫからの駆動力を受けて回動する回動軸５と、回動軸５に垂直な平面に沿って回動軸５と一体となって（回動軸５と連動して）回動する弁体６とを有している（図４参照）。
【００２６】
負圧アクチュエータＫは、負圧によってダイアフラム（不図示）を引張ることでロッド（不図示）を移動させ、ロッドに接続されたリンク機構（不図示）により回動軸５を回動させるように構成されている。なお、回動軸５を駆動させる駆動源として、モータを用いて回動軸５を回動させたり、電磁ソレノイドのプランジャに接続されたリンク機構によりによって回動軸５を回動させたりしても良く、特に限定されない。
【００２７】
ハウジング４は、冷却水を受け入れる流入口４１と流入口４１からの冷却水が流出する流出口４２とを有している。流入口４１には、径方向に突出する第一フランジ部４１ａが形成されており、この第一フランジ部４１ａが上述した冷却経路１においてラジエータＲ側に設けられたフランジ部１ａと連結されている（図５参照）。
【００２８】
本実施形態における流入口４１は、回動弁Ｖａの弁体６により開閉可能な第一流入口４１Ａと、サーモスタット弁Ｖｂにより開閉可能な第二流入口４１Ｂと、で構成されている。第一流入口４１Ａと第二流入口４１Ｂとは、冷却経路１の１つの流路に連通する状態でハウジング４の内部で区画されており、互いに平行となるように並列配置されている。また、ハウジング４には、ヒータ経路２に連通する第三流入口４１Ｃが形成されている（図２参照）。第三流入口４１Ｃの流路は回動軸５の方向と平行に形成されており、第一流入口４１Ａおよび第二流入口４１Ｂの流路と第三流入口４１Ｃの流路とは直交している。なお、第一流入口４１Ａの流路と第二流入口４１Ｂの流路とは、平行でなく互いに所定の交差角を持った状態で並列配置されていても良い。
【００２９】
流出口４２には、径方向に突出する第二フランジ部４２ａが形成されており、この第二フランジ部４２ａが接続管路１０において弁装置Ｖ側に設けられたフランジ部（不図示）と連結されている（図３参照）。流出口４２の流路は、回動軸５の方向に形成されているため、第一流入口４１Ａおよび第二流入口４１Ｂの流路とは直交しており、第三流入口４１Ｃの流路とは平行に形成されている。
【００３０】
また、ハウジング４には、回動軸５を支持する中空筒状の支持部４３が、流入口４１と流出口４２との間に形成されている（図４参照）。この支持部４３の内面には、径方向外方に窪んだ環状段部４３ａが形成されており、この環状段部４３ａと回動軸５との間には、第一シールＳ１および軸受４３ｂが設けられている。回動軸５と垂直な平面領域に形成されているハウジング４の内面４４は、所定の曲率を有する円弧領域４４ａと直線領域４４ｂとで構成されている（図３参照）。
【００３１】
弁体６は、回動軸５に垂直な平面に沿って回動軸５と一体となって（回動軸５と連動して）回動する。この弁体６は、回動軸５の一端に固定される固定部６１と、固定部６１から放射状に延出する複数（本実施形態では３つ）の延出部６２と、延出部６２の延出端を接続して円弧領域４４ａに沿って回動する湾曲壁部６３とを有している（図３〜図４参照）。延出部６２は、固定部６１との接続部位から湾曲壁部６３との接続部位に向けて幅広となる側面視台形状に形成されている。湾曲壁部６３は、第一流入口４１Ａを閉塞可能な表面積を有し、回動軸５に垂直な方向の断面において円弧状に形成されている。なお、弁体６が回動軸５と連動して回動する形態としては、固定部６１，延出部６２および湾曲壁部６３を一体で構成するのに代えて、例えば、固定部６１と湾曲壁部６３との間に付勢部材を設けて、湾曲壁部６３を円弧領域４４ａに向かって付勢するように構成しても良い。
【００３２】
湾曲壁部６３は、一対の延出部６２の間に形成され、第一流入口４１Ａの開口面積よりも若干小さい開口面積を有する孔部６３ａと、他の一対の延出部６２の間に形成され、第一流入口４１Ａの開口面積よりも大きい表面積を有する閉塞部６３ｂとを有している（図４〜図６参照）。第一流入口４１Ａに孔部６３ａの開口の全領域が重なった状態である回動弁Ｖａが全開状態（図４および図５の状態）のとき、孔部６３ａの周縁部に面当接する第二シールＳ２が、第一流入口４１Ａからハウジング４の内部空間に向けて突出している。
【００３３】
また、第一流入口４１Ａには、第二シールＳ２に隣接して配置されている第三シールＳ３と、第二シールＳ２および第三シールＳ３を弁体６の湾曲壁部６３に向けて付勢するコイルスプリング１１とが配置されている。コイルスプリング１１の一端は冷却経路１のフランジ部１ａに形成された段部１ｂに当接しており、第二シールＳ２の一端は弁体６の湾曲壁部６３に当接している。つまり、コイルスプリング１１，第二シールＳ２および第三シールＳ３は、冷却経路１の段部１ｂと弁体６の湾曲壁部６３とに挟まれた状態で支持されており、封止機構を構成している。
【００３４】
この封止機構によって、回動弁Ｖａが全開状態（図４および図５の状態）のときには、第一流入口４１Ａからの冷却水は、孔部６３ａの側方に漏れ出すことなく、孔部６３ａを介して流出口４２から排出される。一方、第一流入口４１Ａに閉塞部６３ｂが重なった状態である回動弁Ｖａが全閉状態（図６の状態）のときには、第一流入口４１Ａからの冷却水は、ハウジング４の内部空間に流入することなく遮断される。
【００３５】
サーモスタット弁Ｖｂは、環状の弁部３１ａが固定された可動体３１と、可動体３１を付勢するスプリング３２と、ハウジング４に固定され、可動体３１を支持する支持フレーム３３とを有している（図５〜図６参照）。サーモスタット弁Ｖｂは、弁部３１ａが回動軸５に垂直な方向に沿って直進移動するような姿勢で、ハウジング４に固定されている。可動体３１は、冷却水の温度変化により膨張又は収縮してピストン３１ｂの受圧面（不図示）に圧力を作用させる熱膨張体（ワックス等）を収容する感温部３１ｃを有している。この感温部３１ｃには、ヒータ経路２に連通する第三流入口４１Ｃからの冷却水が流通する。
【００３６】
サーモスタット弁Ｖｂに流通する冷却水の温度が所定温度（例えば８５℃）以上になると、熱膨張体が膨張し、ピストン３１ｂには支持フレーム３３の端部に向かって移動する力が作用する。このとき、支持フレーム３３およびピストン３１ｂの一端がハウジング４に固定されていることから、ピストン３１ｂの他端の受圧面に熱膨張体の膨張による圧力が作用し、可動体３１はスプリング３２を圧縮する方向に移動する。これにより、可動体３１に固定された弁部３１ａが支持フレーム３３から離間して、サーモスタット弁Ｖｂが開弁する（図５参照）。一方、サーモスタット弁Ｖｂに流通する冷却水の温度が所定温度未満になると、熱膨張体が収縮し、可動体３１に固定された弁部３１ａが支持フレーム３３に近接移動して、サーモスタット弁Ｖｂが閉弁する（図６参照）。上述したように、感温部３１ｃに冷却水を流入させる第三流入口４１Ｃの流路は回動軸５の方向と平行に形成されており、サーモスタット弁Ｖｂの弁部３１ａは、感温部３１ｃの作動により回動軸５に垂直な方向に沿って進退移動する。
【００３７】
本実施形態では、回動弁Ｖａが全開状態のときに第一流入口４１Ａを流れる流量は、サーモスタット弁Ｖｂが全開状態のときに第二流入口４１Ｂを流れる流量よりも大きく設定されている（図５参照）。具体的には、回動弁Ｖａが全開状態のときに第一流入口４１Ａの流路断面積が、サーモスタット弁Ｖｂが全開状態のときの第二流入口４１Ｂの流路断面積よりも大きく設定されている。これにより、本実施形態では、回動弁Ｖａを主制御弁とし、サーモスタット弁Ｖｂを副制御弁としている。その結果、所定の流量が求められる状況下において、圧力損失が小さい回動弁Ｖａを流れる流量を確保して、冷却水を確実に冷却することができる。一方、回動弁Ｖａが故障した場合でも、サーモスタット弁Ｖｂが開弁することで、エンジンＥのオーバーヒートを防止することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、第一流入口４１Ａを第二流入口４１Ｂよりも下流側に設けている（図５参照）。これにより、第二流入口４１Ｂには第一流入口４１Ａに向かう冷却水の一部が通過するので、第二流入口４１Ｂを流通する流量を確保してサーモスタット弁Ｖｂの感温性能を向上させることができる。しかも、サーモスタット弁Ｖｂの流路が回動弁Ｖａの流路と比較して短縮されるため、サーモスタット弁Ｖｂを通過する冷却水の圧力損失を低減することができる。
【００３９】
本実施形態では、図５に示すように、回動弁Ｖａが開弁状態のとき、弁体６には第一流入口４１Ａに対向する孔部６３ａが形成されていると共に、第二流入口４１Ｂには弁体６が対向していない。これにより、サーモスタット弁Ｖｂが開弁状態のときの圧力損失が小さくなり、流出口４２に流通する流量を増大させることができる。また、図６に示すように、回動弁Ｖａが閉弁状態のとき、第一流入口４１Ａに閉塞部６３ｂが対向し、孔部６３ａが第二流入口４１Ｂに対向している。これにより、ヒータ経路２から第三流入口４１Ｃを介してサーモスタット弁Ｖｂを流通する冷却水を、孔部６３ａを介してハウジング４の流出口４２に円滑に流通させることができる。
【００４０】
［その他の実施形態］
（１）回動弁Ｖａが全開状態のときに第一流入口４１Ａを流れる流量は、サーモスタット弁Ｖｂが全開状態のときに第二流入口４１Ｂを流れる流量よりも小さくなるように設定しても良い。この場合、サーモスタット弁Ｖｂを主制御弁とし、回動弁Ｖａを副制御弁として機能させることとなる。
【００４１】
（２）第一流入口４１Ａを第二流入口４１Ｂよりも上流側に設けても良い。この場合、第一流入口４１Ａに優先的に冷却水を流通させることができるので、回動弁Ｖａを主制御弁としたときの冷却性能を高めることができる。
【００４２】
（３）回動弁Ｖａが開弁状態のとき、第一流入口４１Ａに弁体６の孔部６３ａを対向させると共に、第二流入口４１Ｂに弁体６の閉塞部６３ｂを対向させ、回動弁Ｖａが閉弁状態のとき、第一流入口４１Ａに弁体６の閉塞部６３ｂを対向させると共に、第二流入口４１Ｂに弁体６を対向させないように構成しても良い。この場合、図３に示す孔部６３ａと閉塞部６３ｂとの配置が反対となる。
【００４３】
（４）ヒータ経路２には、並列してＡＴＦ等のオイルを冷却するオイルクーラやＥＧＲクーラなどを設けても良い。
【００４４】
（５）弁装置Ｖは、自動車用のエンジンＥの冷却システムに用いる場合に限定されず、エンジンオイルの循環システムに用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、サーモスタット弁を備えた弁装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
２        ヒータ経路
４        ハウジング
５        回動軸
６        弁体
３１ａ    弁部
３１ｃ    感温部
４１      流入口
４１Ａ    第一流入口
４１Ｂ    第二流入口
４１Ｃ    第三流入口
４２      流出口
６３ａ    孔部
Ｋ        負圧アクチュエータ（駆動源）
Ｖ        弁装置
Ｖａ      回動弁
Ｖｂ      サーモスタット弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019085942.tif 000005
【図４】
2019085942.tif 000006
【図５】
2019085942.tif 000007
【図６】
2019085942.tif 000008