(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路に設けられ、当接・離間して流体の流通を制御するよう、共に磁性体を備えて構成された弁体および弁座と、
前記弁体を前記弁座の側に付勢する付勢部材と、
通電により磁力を発生させて前記弁体と前記弁座とを当接させるソレノイドと、
前記ソレノイドへの通電状態を制御する制御部とを備え、
前記弁体が前記弁座に当接した状態で流体を流通させる流通孔を前記弁体に備え、
流体中の異物が前記流通孔を閉塞するのを抑制する閉塞抑制機構を備え、
前記閉塞抑制機構が、前記流通孔から離間した位置で異物を捕える異物捕集部を備え、
前記流通孔が、前記弁体の一部から前記流体の流通方向の上流側に突出形成された筒状部に設けられ、
前記異物捕集部が、前記弁体のうち前記筒状部の外周域であって前記流通方向に交差する面部に設けてある冷却液制御弁。
【請求項２】
前記異物捕集部が、前記流通孔よりも網目の小さなメッシュで構成してある請求項１に記載の冷却液制御弁。
【請求項３】
前記筒状部の端面は閉塞されており、前記流通孔が前記筒状部の壁部を貫通する状態に少なくとも一つ形成してある請求項１に記載の冷却液制御弁。
【請求項４】
前記閉塞抑制機構が、前記流通孔を閉塞した異物を除去する除去部を備えている請求項１に記載の冷却液制御弁。
【請求項５】
前記除去部が、前記流通孔に突入する棒状部材を備えている請求項４に記載の冷却液制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン等の冷却系に使用される冷却液制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンは、燃費の向上等のために、エンジン温度が低い場合には暖機運転を行い、エンジン温度が上昇した後にその温度を略一定にする制御がなされる。そのためのエンジンの冷却系として、冷却水温度が低い場合に、サーモスタットバルブを閉じることでラジエータを経由せずにバイパス通路を介して冷却水を循環させ、冷却水温度が高くなった場合に、当該バルブを開くことでラジエータを経由して冷却水を循環させて、冷却水温度を一定に制御するシステムが存在する。
【０００３】
こうしたエンジンの冷却系統において、エンジンからの冷却水出口に全閉あるいは全開の切換しか行えないソレノイドバルブを設置した場合には、当該ソレノイドバルブを全閉状態にすると、冷却系統全体の冷却水の流れが完全に停止する。この状態では、エンジン内部の熱が冷却水を介して外部に放出されないため暖機が促進される。その後、エンジン内の温度が所定温度になったことを検知してソレノイドバルブのコイルを非励磁にすると、ソレノイドバルブは冷却水の流体圧を受けて開状態になる。これにより、エンジン外部において暖められていない冷却水が一気にエンジン内部に流れ込み、エンジンの冷却が促進される。このように、エンジン内部の温度が急激に低下すると、エンジンの燃焼状態が不安定となる。
【０００４】
エンジン内の温度の急激な低下を抑制するために、弁体が全開状態とは別に小量の流体が流通する開状態となる制御弁が存在する（例えば特許文献１）。
特許文献１に開示された制御弁は、弁体が、流通孔が形成された第１弁体と、第１弁体の流通孔を閉状態と開状態に切換える第２弁体とによって構成されている。第１弁体及び第２弁体のうち第２弁体のみを開状態に変位させることで、第１弁体の流通孔を介して小量の流体の流通が可能になる。これにより、エンジンの始動時において、エンジン内部の温度が所定温度になった際に、エンジンに小量の流体を流入させてエンジン内部の温度を緩やかに低下させ、エンジン内部が再び所定温度になった際に全開状態にして、エンジンに通常の流体を流入することで、エンジン内部の急激な温度低下を防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１１７２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エンジンの冷却系統の冷却水流路には金属くずやＦＩＰＧ（Ｆｏｒｍｅｄ  Ｉｎ  Ｐｌａｃｅ  Ｇａｓｋｅｔ）等の異物が混入することがある。こうした異物が弁体の小流量用の孔部に詰まると、小流量の状態が得られなくなる。
【０００７】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体中の異物による弁体の流量孔の閉塞を抑制する冷却液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】
【０００８】
本発明に係る冷却液制御弁の第１特徴構成は、流体の流路に設けられ、当接・離間して流体の流通を制御するよう、共に磁性体を備えて構成された弁体および弁座と、前記弁体を前記弁座の側に付勢する付勢部材と、通電により磁力を発生させて前記弁体と前記弁座とを当接させるソレノイドと、前記ソレノイドへの通電状態を制御する制御部とを備え、前記弁体が前記弁座に当接した状態で流体を流通させる流通孔を前記弁体に備え、流体中の異物が前記流通孔を閉塞するのを抑制する閉塞抑制機構を備え、
前記閉塞抑制機構が、前記流通孔から離間した位置で異物を捕える異物捕集部を備え、前記流通孔が、前記弁体の一部から前記流体の流通方向の上流側に突出形成された筒状部に設けられ、前記異物捕集部が、前記弁体のうち前記筒状部の外周域であって前記流通方向に交差する面部に設けてある点にある。
【０００９】
本構成の如く、弁体が、弁座と当接する状態において流体を流通させる流通孔を有することで、弁体が全開して流体が流通する状態と、弁体の流通孔を介して小量の流体が流通する状態とに切換可能となる。これにより、エンジン始動時にエンジン内部が所定温度になった際に、エンジンに小量の流体を流入してエンジン内部の温度を緩やかに低下させ、その後エンジン内部の再び所定温度になった際に、全開状態にしてエンジンに通常量の流体を流入することで、エンジン内部の急激な温度低下を防止することができる。
【００１０】
また、本構成の如く、流体中の異物による流通孔の閉塞を抑制する閉塞抑制機構を備えることで、金属くずやＦＩＰＧ等の異物が冷却液に混入した場合でも、異物による流通孔の詰まりを回避することができる。これにより、弁体の流通孔を介して小量の流体を安定的に流通させることができる。
また、閉塞抑制機構が流通孔から離間した位置で異物を捕える異物捕集部を備えることで、流通孔への異物の侵入が抑制される。これにより、弁体の流通孔を介して小量の流体を安定的に流通させることができる。
更に、流通孔が、弁体の一部から流体の流通方向の上流側に突出形成された筒状部に設けられ、異物捕集部が、弁体のうち前記筒状部の外周域であって流通方向に交差する面部に設けてあると、流体の多くは一旦、弁体の面部に向かって流れ、面部によって異物が捕集された後、逆流して弁体の流通孔に向けて流れる。よって、筒状部に設けられた流通孔に異物が侵入する可能性が低くなる。このため、弁体の筒状部および面部によって、流通孔への異物の侵入を抑制することができる。
【００１３】
本発明に係る冷却液制御弁の他の特徴構成は、前記異物捕集部が、前記流通孔よりも網目の小さなメッシュで構成してある点にある。
【００１４】
本構成の如く、異物捕集部が流通孔よりも網目の小さなメッシュで構成することで、流通孔に詰まるおそれのある異物を捕集でき、流通孔の閉塞を確実に防止することができる。また、メッシュによって異物捕集部を簡易に構成することができる。
【００１７】
本発明に係る冷却液制御弁の他の特徴構成は、前記筒状部の端面は閉塞されており、前記流通孔が前記筒状部の壁部を貫通する状態に少なくとも一つ形成してある点にある。
【００１８】
仮に、流通孔が、突出形成された筒状部のうち流体の流通方向に交差する端面に形成されると、異物が流通孔から直接侵入するおそれが残る。
そこで、本構成では、筒状部の端面は閉塞されており、流通孔が筒状部の壁部を貫通する状態に少なくとも一つ形成されている。こうすると、流通孔から異物が直接侵入し難くなり、異物による流通孔の閉塞がより抑制される。
【００１９】
本発明に係る冷却液制御弁の他の特徴構成は、前記閉塞抑制機構が、前記流通孔を閉塞した異物を除去する除去部を備える点にある。
【００２０】
本構成の如く、閉塞抑制機構が流通孔を閉塞した異物を除去する除去部を備えると、異物が流通孔に侵入して流通孔が閉塞されたとしても、除去部によって異物を除去することで、流通孔の閉塞状態を解消することができる。
【００２１】
本発明に係る冷却液制御弁の他の特徴構成は、前記除去部が、前記流通孔に突入する棒状部材を備えている点にある。
【００２２】
本構成の如く、除去部が、弁体の流通孔に突入する棒状部材を備えると、異物が流通孔を閉塞した場合でも異物を流通孔から容易に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】エンジン冷却系の全体構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の冷却液制御弁の断面図である
【図３】第２実施形態の冷却液制御弁の断面図であり、閉状態を示す。
【図４】第２実施形態の冷却液制御弁の断面図であり、開状態を示す。
【図５】第２実施形態の変形例である冷却液制御弁の断面図である。
【図６】第２実施形態の変形例である冷却液制御弁の断面図である。
【図７】第３実施形態の冷却液制御弁の断面図である。
【図８】除去部の平面図である。
【図９】第３実施形態の冷却液制御弁の異物の詰まり状態を示す。
【図１０】第３実施形態の冷却液制御弁の異物の除去状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る車両用冷却液制御弁の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
〔第１実施形態〕
図１は、車両におけるエンジン冷却系２０の全体構成を示す説明である。エンジン２１の冷却水（冷却液）流出ポート２２にラジエータ２３の流入ポート２４が接続され、ラジエータ２３の流出ポート２５は、サーモスタットバルブ２６の流入ポート２７に接続される。サーモスタットバルブ２６の流出ポート２８は、電動ポンプ３１の吸込ポート３２に接続され、電動ポンプ３１の図示しない吐出ポートは、エンジン２１の図示しない冷却水（冷却液）流入ポートに接続される。一方、エンジン２１の図示しない暖房用流出ポートは、冷却液制御弁１の流入ポート６（図２参照）に接続される。冷却液制御弁１の流出ポート７は、ヒータコア３３の流入ポート３４に接続され、ヒータコア３３の流出ポート３５は、サーモスタットバルブ２６のバイパス流入ポート２９に接続される。バイパス流入ポート２９は流出ポート２８まで連通する。
【００２６】
冷却液制御弁１は、図２に示すように、ハウジング８と、流体の流路に設けられ、当接・離間して流体の流通を制御するよう、共に磁性体を備えて構成された弁体１１および弁座１４と、弁体１１を弁座１４の側に付勢する付勢部材としてのコイルスプリング１７と、通電により磁力を発生させて弁体１１と弁座１４とを当接させるソレノイド２と、を備える。また、冷却液制御弁１は、ソレノイド２への通電状態を制御する制御部３７を備えている（図１）。
【００２７】
弁体１１は、磁性体１２と、磁性体１２を覆う樹脂体１３によって構成されている。磁性体１２は弁座１４に対して露出するよう配置されている。弁体１１には流体の流通孔１１ａが形成されている。流通孔１１ａは弁体１１が弁座１４に当接した状態で流体を流通させる。
【００２８】
ハウジング８は、流入ポート６と、流出ポート７と、流入ポート６に対し同心状に対向するように形成された開口部１５と、開口部１５を密閉するカバー体１６とを備え、流出ポート７は流入ポート６から直進する方向に設けられている。
【００２９】
ソレノイド２は、図示しないコネクタにより駆動回路に電気的に接続され、鉄等の磁性体により成形されたボビン３の内径部の外側に巻かれ、内径部と外径部に内包される銅線により構成される。ボビン３は、流入ポート６及び流出ポート７を備えたハウジング内に設置される。ボビン３の内径側には筒状のコア４が配置されている。コア４の内部空間に弁内流路９が形成されており、弁内流路９は流入ポート６に連通する。
【００３０】
弁体１１は鉄等の磁性体により成形されており、スライド可能にカバー体１６に支持される。カバー体１６は流入ポート６と反対側に形成されたハウジング８の開口部１５に密閉して設置される。弁体１１と当接する弁座１４は、ボビン３における流入ポート６とは反対側のフランジ面に形成される。弁体１１とカバー体１６との間には、付勢機構としてコイルスプリング１７が設置されており、コイルスプリング１７は弁体１１を弁座１４の方向に付勢する。
【００３１】
弁体１１は、ソレノイド２が通電により励磁されると弁座１４に吸着され、弁体１１と弁座１４との当接状態が維持されて弁体１１が閉状態となる。
【００３２】
電動ポンプ３１の停止時には流入ポート６に流体圧は発生していない。したがって、弁体１１はコイルスプリング１７の付勢力により付勢されて弁座１４に当接した閉状態が保持される（図２参照）。なお、本実施形態の電動ポンプ３１は機械式ポンプで構成されていてもよい。
【００３３】
エンジン２１の始動時には、ソレノイド２は通電により励磁され、磁性体により成形された弁体１１に吸引力が作用する。冷却液制御弁１の弁体１１は、ソレノイド２による吸引力とコイルスプリング１７による付勢力とを受け、弁座１４に当接した状態（閉状態）に保持される。弁体１１の流通孔１１ａは開放されているので、電動ポンプ３１からの吐出による流体圧が弁体１１に作用すると、弁体１１の流通孔１１ａを介して小量の流体が流通する。
【００３４】
例えば、エンジン２１内の温度が所定温度まで上昇し、冷却液制御弁１に対し流体の供給要求が与えられると、電動ポンプ３１が始動して吐出による流体圧が発生し、弁体１１の流通孔１１ａを介して小量の流体が流通する。エンジン２１内の温度がさらに上昇すると、制御部３７によってソレノイド２の通電電流値が弱められる制御が行われ、弁体１１は流体圧を受けて開方向に移動する。
【００３５】
このように、エンジン２１内の温度が所定温度になったことを検知して、冷却液制御弁１の流通孔１１ａを利用して小量の冷却水をエンジン２１に流入させることができる。これにより、エンジン２１内の温度は、冷却水がエンジン２１に供給された直後において緩やかに低下することとなる。その結果、エンジン２１内の温度の急激な温度低下が防止でき、エンジン２１における燃焼を安定的に行うことができる。
【００３６】
エンジンの冷却系統の冷却水流路には金属くずやＦＩＰＧ（Ｆｏｒｍｅｄ  Ｉｎ  Ｐｌａｃｅ  Ｇａｓｋｅｔ）等の異物が混入することがある。こうした異物が弁体１１の流通孔１１ａに侵入すると流通孔１１ａを閉塞させるおそれがある。そのため、冷却液制御弁１には、流通孔１１ａの閉塞を抑制する閉塞抑制機構として流通孔１１ａから離間した位置で異物を捕える異物捕集部４０が設けられている。本実施形態では、異物捕集部４０は流通孔１１ａよりも網目の小さなメッシュで構成されており、弁体１１から離間した流入ポート６の近くに配置されている。
【００３７】
流体中の異物は閉塞抑制機構の異物捕集部４０によって捕集されるので、異物が流通孔１１ａに侵入して流通孔１１ａが閉塞する不具合を回避することができる。これにより、弁体１１の流通孔１１ａを介して小量の流体を安定的に流通させることができる。また、異物捕集部４０をメッシュで構成することで、異物捕集部４０を簡易に構成することができる。
【００３８】
〔第２実施形態〕
本実施形態では、図３に示すように、弁体１１の流通孔１１ａが、弁体１１の一部から流体の流通方向の上流側に突出形成された筒状部４１に設けられている。また、弁体１１において筒状部４１の外周域であって流体の流通方向に交差する面部４３が設けられている。異物Ｆは筒状部４１の先端側（上流側）から下流側に向けて移動し、弁体１１の面部４３に捕集される。すなわち、面部４３が異物捕集部となる。
【００３９】
冷却液制御弁１において、流体は大半が弁体１１の面部４３に向けて流れるため、面部４３によって異物が捕集することができる。面部４３に到達した流体は逆流して弁体１１の筒状部４１に設けられた流通孔１１ａに向けて流れる。しかし、異物は流通孔１１ａから離間した面部４３によって捕集されて流体から分離されるため、筒状部４１の流通孔１１ａに異物が侵入する可能性が低くなる。また、筒状部４１は流体の流通方向の上流側に突出形成されているため、流通孔１１ａに直接異物が侵入する可能性も低い。
【００４０】
図４に示すように、面部４３に捕集された異物Ｆは、弁体１１が開状態になると弁体１１の周囲から流体と共に下流側に流れる。このため、面部４３に捕集された異物Ｆが逆流して弁体１１の流通孔１１ａに侵入することもない。
【００４１】
〔第２実施形態の変形例〕
第２実施形態では、弁体１１の流通孔１１ａが、弁体１１の一部から流体の流通方向の上流側に突出形成された筒状部４１に設けられ、筒状部４１のうち流体の流通方向に交差する端面に形成されている。すなわち、流通孔１１ａは流体の流通方向に開放していることから、異物が流通孔１１ａから直接侵入するおそれがある。
【００４２】
そこで、図５に示すように、流通孔１１ａが、筒状部４１のうち流通方向に交差する端面には形成されず、筒状の壁部４２を貫通する状態に少なくとも一つ形成されてもよい。図５には、筒状部４１の壁部４２の周方向に均等に４つの流通孔１１ａが形成された例が示されている。流通孔１１ａが、筒状部４１の壁部４２を貫通する状態に形成してあると、流通孔１１ａが流通方向に開放されない。これにより、流通孔１１ａから異物が直接侵入し難くなり、異物による流通孔１１ａの閉塞がより抑制される。また、流通孔１１ａが二つ以上形成してあると、仮に一つの流通孔１１ａが目詰まりした場合でも、流体に流通状態を確実に維持することができる。
【００４３】
その他の変形例として、図６に示されるように、筒状部４１の上流側をフィルタ４４で被覆しても良い。この場合は、筒状部４１に形成される流入孔の形状及び位置は限定されない。
【００４４】
〔第３実施形態〕
本実施形態では、図７〜図１０に示す如く、流通孔１１ａの閉塞抑制機構として、流通孔１１ａを閉塞した異物を除去する除去部４５を備える。除去部４５は、弁体１１の下流側において保持されており、弁体１１の流通孔１１ａに突入する棒状部材４６と支持部材４７とを有する。支持部材４７は円環部４７ａと円環部４７ａから中心側に延設される複数の接続部４７ｂとによって構成されている。円環部４７ａの中心に位置する接続部４７ｂに棒状部材４６が流体の流通方向に沿って延設されている。支持部材４７はカバー体１６に固着されている。棒状部材４６は弁体１１が閉状態のときに流通孔１１ａを臨む位置になるよう設けられている。
【００４５】
図９に示すように、弁体１１が閉状態のときに流通孔１１ａに異物Ｆが滞留し流通孔１１ａが閉塞されることがある。その場合は、弁体１１が開状態となった際に、除去部４５の棒状部材４６が流通孔１１ａに突入する。これにより、異物Ｆは流通孔１１ａから除去されて流体と共に下流側に流される。（図１０）。
【００４６】
このように、異物が流通孔１１ａを閉塞した場合であっても、棒状部材４６を弁体１１の流通孔１１ａに突入させることで、流通孔１１ａから異物を容易に除去することができる。
【００４７】
弁体１１を開状態への移行は、例えばエンジンの内部の温度の急激な上昇を検知することで行われる。流通孔１１ａの異物Ｆによって閉塞がした場合に、弁体１１を閉状態のまま棒状部材４６が流通孔１１ａに突入するよう構成してもよい。
【００４８】
〔他の実施形態〕
（１）上記の実施形態では、冷却液制御弁１をヒータコア３３への流路を開閉する冷却液制御弁に適用した例を示したが、ラジエータ２３への流路を開閉するサーモスタットバルブ２６に適用してもよい。
【００４９】
（２）上記の実施形態では、冷却液制御弁１をエンジン２１本体の冷却系に用いているが、排気管に設置される触媒の冷却系又は液冷式オイルクーラ等に適用してもよい。他に、電動車両に使用されるモータ、インバータ、二次電池、燃料電池等の熱源の冷却系又は排熱回収系の冷却液制御弁として適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る冷却液制御弁は、各種車両における幅広い冷却対象に対して利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１        冷却液制御弁
２        ソレノイド
９        流路
１１      弁体
１１ａ    流通孔
１４    弁座
１７      コイルスプリング
３１      電動ポンプ
４０      異物捕集部（閉塞抑制機構）
４１      筒状部
４３      面部（異物捕集部）
４４      フィルタ（異物捕集部）
４５      除去部（閉塞抑制機構）
４６      棒状部材（除去部）
【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】
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