(57)【要約】【課題】  サーモスタットバルブの開弁温度の設定を下げることなく、開弁−閉弁応答性を向上させた流体制御弁を提供すること。【解決手段】  流体が流入する入口部２０および流体が流出する出口部３０を備えるバルブ収納部１０と、バルブ収納部１０に収容されるサーモスタットバルブ１１と、サーモスタットバルブ１１を軸方向に進退動可能に支持するガイド部１４と、サーモスタットバルブ１１が開弁したときに、入口部２０と出口部３０とろ連通して形成されるメイン流路１５と、メイン流路１５より狭い流路断面積を有し、入口部２０と出口部３０とを連通して形成されるバイパス流路１２と、を備える、流体制御弁。【選択図】  図１
2012026341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入する入口部および前記流体が流出する出口部を備えるバルブ収納部と、
前記バルブ収納部に収納されるサーモスタットバルブと、
前記サーモスタットバルブを前記サーモスタットバルブの軸方向に進退動可能に支持するように前記バルブ収納部に形成されるガイド部と、
前記サーモスタットバルブが開弁したときに、前記バルブ収納部の前記入口部と前記出口部とを連通して形成されるメイン流路と、
前記メイン流路より小さい流路断面積を有し、前記入口部と前記出口部とを連通して形成されるバイパス流路と、を備える流体制御弁。
【請求項２】
前記サーモスタットバルブは、感温部と、鍔状弁部と、で構成され、
前記バイパス流路は、前記感温部に沿って前記流体が流通するように形成される請求項１に記載の流体制御弁。
【請求項３】
前記ガイド部は、前記サーモスタットとの間に間隙を有するとともに、前記サーモスタットバルブと接する突起部を有し、
前記バイパス流路は前記間隙を含む請求項１または請求項２に記載の流体制御弁。
【請求項４】
前記ガイド部は、樹脂材で形成される請求項１から３のいずれかに記載の流体制御弁。
【請求項５】
前記ガイド部は、前記サーモスタットバルブよりも熱伝導率の低い材料にて形成される請求項１から３のいずれかに記載の流体制御弁。
【請求項６】
前記バルブ収納部は、前記バイパス流路に流体を常時流動可能な連通部を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の流体制御弁。
【請求項７】
前記サーモスタットバルブの作動により、
前記サーモスタットバルブが閉弁状態で、前記メイン流路に流体が流動せず前記バイパス流路に流体が流動しない第一状態と、
前記サーモスタットバルブが開弁状態で、前記メイン流路に流体が流動せず前記バイパス流路を流体が流動する第二状態と、
前記サーモスタットバルブが開弁状態で、前記メイン流路に流体が流動して前記バイパス流路を流体が流動する第三状態と、
の各状態を遷移するように流路形態が切り替わる請求項１から６のいずれか一項に記載の流体制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の冷却システムに用いられる流体制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される内燃機関の冷却システムとして、内燃機関の運転状況に応じて流路中に備えられた流体制御弁により流体の循環量および循環経路を変化させる技術が知られている。例えば、二叉に分かれて内燃機関のシリンダブロックおよびシリンダヘッドを通過する冷却通路の各出口に、シリンダブロック用サーモスタットバルブおよびシリンダヘッド用サーモスタットバルブをそれぞれ設置した内燃機関の冷却装置が開示されている。内燃機関の始動直後等の冷間時には、サーモスタットバルブが閉弁され、内燃機関内の流路を流体が流動しない状態として内燃機関の温度を適正温度まで上昇させる。内燃機関の温度が所定温度より上昇した場合には、サーモスタットバルブが開弁され、循環する流体により内燃機関の過熱が抑制される。シリンダブロック用サーモスタットバルブの開弁温度は、シリンダヘッド用サーモスタットバルブの開弁温度より高い温度に設定されるため、内燃機関各部がそれぞれ適正温度となるように調整される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、シリンダヘッド冷却通路とシリンダブロック冷却通路とを有する水冷式内燃機関において、シリンダブロック冷却通路内にサーモスタットバルブと負荷制御バルブとが並列に配設され、内燃機関が高負荷となって温度が急激に上昇する状況で負荷制御バルブの作動によりサーモスタットバルブが開弁され、流体の流量を制御する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５５−１３００１４号公報
【特許文献２】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では、内燃機関の温度上昇の感知後にサーモスタットバルブが開弁するまでに、シリンダブロックおよびシリンダヘッド内の流体が加熱され、流体の対流および熱伝導により冷却通路の出口の流体が温度上昇し、流体からサーモスタットバルブへの伝熱により所定温度以上になったことを感知して開弁する、というステップを経ることを要する。そのため、内燃機関の温度が急激に上昇した場合にサーモスタットバルブの開弁が遅れるという問題があった。サーモスタットバルブの開弁温度を比較的低温に設定して見掛けの開弁応答性を向上させることも可能であるが、これでは内燃機関が十分に加熱されないうちに流体が流動してしまい、内燃機関を適正温度に保持できなくなる懸念がある。内燃機関を適正温度より低い範囲で作動させると、シリンダブロック内の潤滑油も適正温度より低くなり、摺動摩擦抵抗が増大する。
【０００６】
また特許文献２では、負荷制御バルブ等のアクチュエータ制御弁を搭載するためのスペースが必要で、流体制御機構が大型化する問題がある。また、負荷制御バルブは大気およびマニホールド負圧と連通する構成であるため、流体制御弁のシステムが複雑になる問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、サーモスタットバルブの開弁温度の設定を下げることなく開弁応答性を向上し、小型かつ簡素な流体制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために講じた第１の課題解決手段は、流体が流入する入口部および前記流体が流出する出口部を備えるバルブ収納部と、前記バルブ収納部に収納されるサーモスタットバルブと、前記サーモスタットバルブを前記サーモスタットバルブの軸方向に進退動可能に支持するように前記バルブ収納部に形成されるガイド部と、前記サーモスタットバルブが開弁したときに、前記バルブ収納部の前記入口部と前記出口部とを連通して形成されるメイン流路と、前記メイン流路より小さい流路断面積を有し、前記入口部と前記出口部とを連通して形成されるバイパス流路と、を備える、ことである。
【０００９】
本構成によれば、メイン流路より小さい流路断面積のバイパス流路を備えるため、バイパス流路を流動する流体の流量を絞りつつ十分な流速を確保できる。流体の流量を絞ることにより、サーモスタットバルブを閉弁している状態で流体制御弁を通過する流体の流量が、サーモスタットバルブを開弁してメイン流路が形成されている状態の流量よりも減少する。例えば、流体制御弁から送出された流体が内燃機関を通過する流路とした場合、内燃機関をコールドスタートすると外気の温度とほぼ等しい温度の流体がバイパス流路を流動して内燃機関内に流入するが、流体の流量がメイン流路を流動する場合より小さい流量となるため、内燃機関の温度低下を抑制できる。そのため、内燃機関が短時間のうちに温度上昇する。そして短時間のうちに安定した燃焼が得られ、燃焼効率に悪影響を及ぼしにくい状態となる。さらに、流体の流量を絞った状態でも流速を十分確保することにより、バイパス流路内でサーモスタットバルブと接触する流体は、常時入れ替えられる。従って、サーモスタットバルブの開弁温度を下げずに開弁応答性を向上できる。また、負荷制御バルブ等のアクチュエータ制御弁を用いずにサーモスタットバルブの開弁応答性を向上でき、システム構成が小型かつ簡素となる。
【００１０】
第２の課題解決手段は、前記サーモスタットバルブは、感温部と、鍔状弁部と、で構成され、前記バイパス流路は、前記感温部に沿って前記流体が流通するように形成される、ことである。
【００１１】
本構成によれば、流体がサーモスタットバルブの感温部に沿って流通するため、流体とサーモスタットバルブの感温部との接触面積を広くとることができ、流体からサーモスタットバルブへと効率よく熱が移動する。従ってサーモスタットバルブの開弁応答性が向上する。
【００１２】
第３の課題解決手段は、前記ガイド部は、前記サーモスタットとの間に間隙を有するとともに、前記サーモスタットバルブと接する突起部を有し、前記バイパス流路は前記間隙を含む、ことである。
【００１３】
本構成によれば、サーモスタットがガイド部に沿って軸方向に進退動可能になるとともに、サーモスタットとの間の間隙（バイパス流路）を流体が流動可能になる。流体は常時サーモスタットバルブの表面に接触するように流動するため、温度ムラが生じにくく、サーモスタットバルブの開弁応答性が向上する。
【００１４】
第４の課題解決手段は、前記ガイド部は、樹脂材で成形される、ことである。
【００１５】
本構成によれば、熱伝導率の低い樹脂材をガイド部に使用することにより、流体の熱がガイド部へ熱伝達することを抑制でき、効率よく流体の熱をサーモスタットバルブに伝達できる。
【００１６】
第５の課題解決手段は、前記ガイド部は、前記サーモスタットバルブよりも熱伝導率の低い材料にて形成される、ことである。
【００１７】
本構成によれば、熱伝導率の低い材料をガイド部に使用することにより、流体の熱がガイド部へ熱伝達することを抑制でき、効率よく流体の熱をサーモスタットバルブに伝達できる。
【００１８】
第６の課題解決手段は、前記バルブ収納部は、前記バイパス流路に流体を常時流動可能な連通部を備える、ことである。
【００１９】
本構成によれば、サーモスタットバルブが閉弁している間、流体はバイパス流路を流動してサーモスタットバルブの表面と接触する。例えば、流体制御弁から送出された流体が内燃機関を通過する流路とした場合に、内燃機関の温度上昇に伴い流体の温度が上昇し、サーモスタットバルブが流体の温度上昇を検知して開弁する。また、サーモスタットバルブが開弁している間にも流体はバイパス流路を流動するため、流体の温度変化に応じてサーモスタットバルブの閉弁が可能になる。
【００２０】
第７の課題解決手段は、前記サーモスタットバルブの作動により、前記サーモスタットバルブが閉弁状態で、前記メイン流路に流体が流動せず前記バイパス流路に流体が流動しない第一状態と、前記サーモスタットバルブが開弁状態で、前記メイン流路に流体が流動せず前記バイパス流路を流体が流動する第二状態と、前記サーモスタットバルブが開弁状態で、前記メイン流路に流体が流動して前記バイパス流路を流体が流動する第三状態と、の各状態を遷移するように流路形態が切り替わる、ことである。
【００２１】
本構成によれば、サーモスタットバルブの作動（開閉度）に応じてメイン流路およびバイパス流路が適切な流路となるように制御できる流体制御弁となる。例えば、流体制御弁から送出された流体が内燃機関を通過するように流路を形成した場合には、内燃機関の構成部品（シリンダブロックおよびシリンダヘッド）が適切な温度となるように流体の流量を適宜調整できる。第一状態では流体がメイン流路にもバイパス流路にも流動しないため、内燃機関を短時間のうちに温度上昇させることができる。第二状態では流体がバイパス流路を流動してサーモスタットバルブに接触するため、内燃機関の温度上昇に伴い温度上昇した流体の熱が感温部に伝熱し、応答性よくサーモスタットバルブを更に開弁可能な状態となる。このとき内燃機関を通過する流体の流量はメイン流路を流体が流動する場合より小さい流量であるため、内燃機関の構成部品の温度上昇速度に与える影響を抑制できる。第三状態では流体がメイン流路とバイパス流路を流動するため、流体が内燃機関を通過する流路に流入して内燃機関の温度上昇が抑制される。さらに、流体の温度が所定温度より低下した場合には、サーモスタットバルブの熱が迅速に流体に熱伝達されてサーモスタットバルブが温度低下し、応答性よくサーモスタットバルブが閉弁する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１における流体制御弁の開弁状態を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施例１における流体制御弁の閉弁状態を示す断面図である。
【図４】実施例２における流体制御弁の閉弁状態を示す断面図である。
【図５】実施例２におけるサーモスタットバルブが開弁し、メイン流路に流体が流動せず、バイパス流路を流体が流動する状態を示す流体制御弁の断面図である。
【図６】実施例２におけるメイン流路とバイパス流路に流体が流動する状態を示す流体制御弁の断面図である。
【図７】実施例３における第二流路を遮断する位置に流体制御弁を設置した内燃機関冷却システムの構成図である。
【図８】実施例３における流路を遮断する位置に流体制御弁を設置した内燃機関冷却システムの構成図である。
【図９】実施例４におけるバイパス流路を流動する流体の少なくとも一部が内燃機関のスロットルボティの周辺を流動する内燃機関冷却システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。なお、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付し、重複説明は省略される。
【実施例１】
【００２４】
図１は、実施例１にかかる流体制御弁１の開弁状態を示す概略断面図である。流体制御弁１は、流体が流入する入口部２０および流体が流出する出口部３０を有するバルブ収納部１０の内部に、流体の温度に応じて入口部２０から出口部３０へと流動する流体の流量を可変するサーモスタットバルブ１１を収容する構造である。
【００２５】
サーモスタットバルブ１１は、金属隔壁により画成される空間にワックスエレメントが充填された感温部１６と、感温部１６の軸方向（長手方向）に垂直な面に突設された鍔状弁部１７と、を備える。感温部１６のワックスエレメントは、周囲の温度変化に応じて膨張または収縮する材質であり、例えば、ワックスと金属粉末との混合物が使用される。サーモスタットバルブ１１の感温部１６には、棒状のピストン１８が嵌入される。ピストン１８は、一端部がバルブ収納部１０に固設され、他端部がサーモスタットバルブ１１に嵌入される。従って、感温部１６のワックスエレメントが温度変化に応じて膨張または収縮すると、バルブ収納部１０に固設されたピストン１８との相対移動により、バルブ収容部１０内でサーモスタットバルブ１１が軸方向に進退移動する。感温部１６に接する流体の温度が上昇した場合、ワックスエレメントの膨張によりピストン１８が押し出されるが、ピストン１８の一端部はバルブ収納部１０に固設されているため、サーモスタットバルブ１１がピストン１８の一端部から遠ざかる方向に移動する。感温部１６に接する流体の温度が低下した場合、ワックスエレメントの収縮によりピストン１８が引き戻されるが、ピストン１８の一端部はバルブ収納部１０に固設されているためサーモスタットバルブ１１がピストン１８の一端部に近づく方向に移動する。さらに本実施例では、ピストン１８の内部に加熱ヒータ１８ａが設けられる。
【００２６】
バルブ収納部１０は、サーモスタットバルブ１１に嵌入されるピストン１８の一端部を固定する入口側軸受け部１３と、メイン流路１５より流路断面積が狭く出口部３０に連通するバイパス流路１２と、サーモスタットバルブ１１を軸方向に摺動可能に支持すると共に流体の流動を案内してバイパス流路１２の一部を成すガイド部１４と、サーモスタットバルブ１１が開弁したときに流体が流動する流路となるメイン流路１５と、を備える。そして、内側にサーモスタットバルブ１１を挿入可能に形成された円筒状のガイド部１４の外側であって、バルブ収納部１０の内壁面に付勢部材１１ａの一端部が当接し、サーモスタットバルブ１１の鍔状弁部１７に付勢部材１１ａの他端部が当接する。付勢部材１１ａは、鍔状弁部１７（およびサーモスタットバルブ１１）をメイン流路１５の流動方向に抗する方向へと付勢し、メイン流路１５を閉弁状態にする方向へのサーモスタットバルブ１１の動作をアシストする。また、バルブ収納部１０は、バイパス流路１２に流体を常時流通可能な連通部１２ａを備える。
【００２７】
バイパス流路１２は、メイン流路１５が開弁状態となるようにサーモスタットバルブを移動させる方向の端部１１ｂから、メイン流路１５が閉弁状態となるようにサーモスタットバルブを移動させる方向へと、サーモスタットバルブ１１の表面（感温部１６）に沿って流動するように形成され、出口部３０に連通する。そのため、流体がサーモスタットバルブ１１に接触する面積を広くとることができる。流体とサーモスタットバルブ１１の感温部１６との接触面積を広くとることができ、流体からサーモスタットバルブ１１へと効率よく熱が移動する。
【００２８】
ガイド部１４は、サーモスタットバルブ１１の軸方向に沿って周囲に配置された突起部１９を備えており、サーモスタットバルブ１１を軸方向に移動可能に支持する。また、サーモスタットバルブ１１の外側表面と円筒状のガイド部１４の内壁面との間にバイパス流路１２が形成される。また、ガイド部１４はサーモスタットバルブ１１よりも熱伝導率の低い樹脂材により成形される。そしてバイパス流路１２を流動する流体はガイド部１４に沿って流動する。ガイド部１４を構成する樹脂材は、サーモスタットバルブ１１を構成する金属に比べて熱伝導率が低いため、ガイド部１４から熱が奪われるのを抑制でき、ガイド部１４を流動する流体の温度低下を抑制できる。
【００２９】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、サーモスタットバルブ１１、バイパス流路１２、ガイド部１４、および突起部１９の位置関係が示されている。突起部１９は、サーモスタットバルブ１１を挿入し得るように円筒状に形成されたガイド部１４の内壁に一体形成され、サーモスタットバルブ１１を軸方向に進退動可能に支持している。各突起部１９により形成されるサーモスタットバルブ１１の外壁とガイド部１４の内壁との間の間隙１２ｂがバイパス流路１２となる。バイパス流路１２を流動する流体はサーモスタットバルブ１１の外形に沿って流動する。
【００３０】
本実施例では、突起部１９は、サーモスタットバルブ１１の周囲三箇所に設けられているが、サーモスタットバルブ１１を軸方向に移動可能に支持し、サーモスタットバルブ１１とガイド部１４の内壁との間に形成される間隙１２ｂがバイパス流路１２となる構造であれば、この構造に限定されない。
【００３１】
図３は、閉弁時の流体制御弁１を示す断面図である。例えば、内燃機関をコールドスタートする場合など、流体の温度が所定の温度より低い場合に、図３に示したような閉弁状態となる。このとき、感温部１６のワックスエレメントが収縮状態となり、サーモスタットバルブ１１の軸方向に沿ってメイン流路１５の上流方向にサーモスタットバルブ１１が移動する。このとき、付勢部材１１ａが鍔状弁部１７に作用する付勢力によりサーモスタットバルブ１１の移動を補助する。従って、メイン流路１５が鍔状弁部１７により閉弁された状態となる。入口部２０から流入する流体は、連通部１２ａを介してバイパス流路１２を流動し、出口部３０へ流出する。流体はバイパス流路１２を流動する間に感温部１６に接触する。その他の構成は図１の構成と同様である。
【００３２】
次に、車両の内燃機関冷却システム（図７）に実施例１の流体制御弁１を搭載した場合を例として、動作について説明する。内燃機関１１１が作動している間、流体ポンプ１１２から吐出される流体が流体制御弁１の入口部２０に流入する。例えば、内燃機関１１１をコールドスタートする場合、流体の温度は大気の温度とほぼ同じ温度である。このとき、感温部１６のワックスエレメントが収縮状態となり、サーモスタットバルブ１１は図３のように閉弁状態となる。入口部２０から流入した流体は、連通部１２ａを通過してメイン流路１５より流路断面積が狭いバイパス流路１２を流動し、出口部３０へ流出する。
【００３３】
内燃機関１１１の温度上昇に伴い、流体の温度が上昇した場合、感温部１６のワックスエレメントが膨張する。そして、サーモスタットバルブ１１が軸方向に移動して図１のようにメイン流路１５が開弁状態となる。入口部２０から流入してきた流体の大部分は、メイン流路１５を流動し、出口部３０へ流出する。流体の一部分は、連通部１２ａを通過してバイパス流路１２を流動し、出口部３０へ流出する。流体は感温部１６に接触してから出口部３０へ流出する。
【００３４】
上述した実施例１によれば、メイン流路１５より流路断面積の狭いバイパス流路１２を備えるため、バイパス流路１２を流動する流体の流量を絞りつつ十分な流速を確保できる。流体の流量を絞ることにより、サーモスタットバルブ１１を閉弁している状態で流体制御弁１を通過する流体の流量が、サーモスタットバルブ１１を開弁してメイン流路１５が形成されている状態よりも減少する。例えば、流体制御弁１から送出された流体が内燃機関１１１を通過する流路とした場合、内燃機関１１１をコールドスタートすると外気の温度とほぼ等しい温度の流体がバイパス流路１２を流動して内燃機関１１１内に流入するが、流体の流量がメイン流路１５を流動する場合より小さい流量となるため、内燃機関１１１の温度低下を抑制できる。そのため、内燃機関１１１が短時間のうちに温度上昇する。そして短時間のうちに安定した燃焼が得られ、燃焼効率に悪影響を及ぼしにくい状態となる。さらに、流体の流量を絞った状態でも十分な流速を確保することにより、バイパス流路１２内でサーモスタットバルブ１１の感温部と接触する流体は、常時入れ替えられる。従って、サーモスタットバルブ１１の開弁温度を下げることなく開弁応答性を向上できる。また、負圧制御バルブ等のアクチュエータ制御弁を用いることなく、サーモスタットバルブ１１の開弁応答性を向上でき、システム構成が小型かつ簡素となる。
【００３５】
さらに、サーモスタットバルブ１１の感温部１６の軸方向におけるメイン流路１５下流側の端部から鍔状弁部１７に亘る領域に流体が接触するため、流体とサーモスタットバルブ１１の感温部１６との接触面積を広くとることができ、流体からサーモスタットバルブへ１１と効率よく熱が移動する。従ってサーモスタットバルブ１１の開弁応答性が向上する。
【００３６】
さらに、複数の突起部１９により区画される間隙１２ｂ（バイパス流路１２）を流体が流動するため、複数の突起部１９の間を流動する流体に車両走行時の振動や加速により生じる加速度が作用しても、流体が突起部１９によって区画された他の間隙へと流出することなくサーモスタットバルブ１１の軸方向に沿って流動する。よって、サーモスタットバルブ１１の周囲のバイパス流路１２を流動する流体の流量が位置および時間によって変動することを抑制できる。このようにサーモスタットバルブ１１の感温部１６に温度ムラが生じにくくなるため、サーモスタットバルブ１１の開弁応答性が向上する。
【００３７】
さらに、バルブ収納部１０は、バイパス流路１２に流体を常時流動可能な連通部１２ａを備えるため、サーモスタットバルブ１１が閉弁している間、流体はバイパス流路１２を流動してサーモスタットバルブ１１の感温部１６に接触する。例えば、流体制御弁１から送出された流体が内燃機関１１１を通過する流路とした場合に、内燃機関１１１の温度上昇に伴い感温部１６が温度上昇し、サーモスタットバルブ１１が流体の温度上昇を検知して開弁する。また、サーモスタットバルブ１１が開弁している間にも流体はバイパス流路１２を流動するため、流体の温度変化に応じてサーモスタットバルブ１１の閉弁が可能になる。
【実施例２】
【００３８】
次に実施例２について図４〜図７に基づいて説明する。実施例２は、バルブ収納部１０に連通部１２ａを備えない点で実施例１と相違する。実施例１の流体制御弁１と同一の部位および機能を有するものは同一の符号により表わされる。
【００３９】
図４は、閉弁時の流体制御弁１ａの断面図である。例えば、内燃機関をコールドスタートする場合、流体の温度が所定温度より低いため、サーモスタットバルブ１１は図４のように閉弁する。実施例２ではバルブ収納部１０に連通部１２ａが設けられていないため、メイン流路１５およびバイパス流路１２は入口部２０と連通せず、流体が流動しない状態（第一状態）となる。
【００４０】
図５は、サーモスタットバルブ１１は開弁しているが、メイン流路１５に流体が流動せず、バイパス流路１２を流体が流動する状態（第二状態）を示す流体制御弁１ａの断面図である。内燃機関の温度が上昇し、流体の温度が上昇すると、サーモスタットバルブ１１が加熱される。そして、感温部１６のワックスエレメントが膨張し、サーモスタットバルブ１１が軸方向に移動する。サーモスタットバルブ１１の移動に伴い、入口部２０とバイパス流路１２とが連通する。このとき、入口部２０とメイン流路１５とが連通していないため、入口部２０から流動した流体は、バイパス流路１２を流動し、感温部１６と接触して出口部３０へ流出する。以下、サーモスタットバルブ１１は開弁しているがメイン流路１５に流体が流動せず、バイパス流路１２を流体が流動する場合を微小開弁状態とする。
【００４１】
図６は、サーモスタットバルブ１１が開弁状態で、メイン流路１５に流体が流動してバイパス流路１２を流体が流動する状態（第三状態）を示す流体制御弁１ａの断面図である。内燃機関の温度および流体の温度が更に上昇すると、感温部１６のワックスエレメントが膨張し、サーモスタットバルブ１１が軸方向に移動する。流体がバイパス流路１２およびメイン流路１５を流動する場合を全開弁状態とする。
【００４２】
次に、実施例２の動作について説明する。上記の流体制御弁１ａを車両の内燃機関冷却システム（図７）に搭載した場合、車両の内燃機関１１１が作動し、流体ポンプ１１２から吐出された流体が、流体制御弁１ａの入口部２０に流入する。例えば、内燃機関１１１をコールドスタートする場合、流体の温度が大気の温度とほぼ同じであり、感温部１６のワックスエレメントは収縮状態となり、付勢部材１１ａがサーモスタットバルブ１１の軸方向におけるメイン流路１５の上流方向に弁部１７を付勢するため、サーモスタットバルブ１１は図４のように閉弁しており、流体は流動しない（第一状態）。
【００４３】
内燃機関１１１の駆動による温度上昇に伴い、流体の温度が上昇した場合、感温部１６のワックスエレメントが膨張し、サーモスタットバルブ１１が軸方向におけるメイン流路１５の下流方向に移動する。サーモスタット１１の移動に連動して弁部１７が移動することで図５のように微小開弁状態（第二状態）となり、バイパス流路１２に流体が流動する。
【００４４】
また、内燃機関１１１および流体の温度が更に上昇した場合、感温部１６のワックスエレメントが更に膨張し、サーモスタットバルブ１１がその軸方向におけるメイン流路１５の下流方向に移動する。サーモスタットバルブ１１の移動により、図６のように全開弁状態（第三状態）となり、メイン流路１５に流体が流動する。入口部２０から流入した流体の大部分は、メイン流路１５を流動し出口部３０へ流出する。流体の一部分はバイパス流路１２を流動する。
【００４５】
上述した実施例２によれば、流体制御弁１ａは、サーモスタットバルブ１１の作動（開閉度）に応じてメイン流路１５およびバイパス流路１２が適切な流路となるように制御できる。例えば、流体制御弁１ａから送出された流体が内燃機関１１１を通過する流路とした場合には、内燃機関１１１の構成部品（シリンダブロックおよびシリンダヘッド）が適切な温度となるように流体の流量を適宜調整できる。第一状態ではメイン流路１５にもバイパス流路１２にも流体が流動しないため、内燃機関１１１を短時間のうちに温度上昇させることができる。第二状態では流体がバイパス流路１２を流動してサーモスタットバルブ１１に接触するため、内燃機関１１１の温度上昇に伴い温度上昇した流体の熱が感温部１６に伝熱し、応答性よくサーモスタットバルブ１１を更に開弁させられる状態となる。このとき内燃機関１１１を通過する流体の流量はメイン流路１５を流体が流動する場合より小さい流量であるため、内燃機関１１１の構成部品の温度上昇速度に与える影響を抑制できる。第三状態ではメイン流路１５とバイパス流路１２を流体が流動するため、内燃機関１１１を通過する流路を流体が流入して温度上昇が抑制されるとともに、流体の温度が所定温度より低下した場合にはサーモスタットバルブ１１が閉弁する。
【実施例３】
【００４６】
次に実施例３について図７に基づいて説明する。図７は、流路に流体制御弁１または流体制御弁１ａを備える内燃機関冷却システム１００の構成図である。内燃機関冷却システム１００は、内燃機関１１１と、流体を循環させるウォータポンプ１１２と、少なくとも内燃機関１１１とウォータポンプ１１２との間を流動する流体の流路１１０と、内燃機関１１１の流体出口部に介在する温度センサ１１３と、流路１１０を構成し流体の冷却を行う流体冷却手段１２１を備える第一流路１２０と、流路１１０を構成し流体が有する熱を利用する熱交換手段１３１を備える第二流路１３０と、流路１１０に設けられ第一流路１２０および第二流路１３０への流体の流入量を制御し、加熱ヒータ１２２ａを備えたサーモスタットバルブ１２２と、第二流路１３０に設けられ第二流路１３０への流体の流入を制御する流体制御弁１（１ａ）と、を備える。
【００４７】
温度センサ１１３は、内燃機関１１１から流出する流体の温度を測定できる位置に設置されていればよく、例えば、内燃機関１１１内部の冷却流体出口付近または内燃機関１１１の冷却流体出口より下流側の流路１１０から分岐するまでの範囲１１１ａに設置される。また、熱交換手段１３１としては、ＡＴＦウォーマ、キャビンヒータなどが使用される。図７では１つの熱交換手段１３１を備えた構成としているが、複数個設置してもよい。
【００４８】
次に、実施例３における内燃機関冷却システム１００の動作について説明する。内燃機関１１１の作動に伴ってウォータポンプ１１２が駆動される。内燃機関１１１の加熱に伴って流体の温度が上昇し、実施例１または実施例２と同様に流体制御弁１（１ａ）のサーモスタットバルブ１１が開弁動作する。そして、流体制御弁１（１ａ）のメイン流路１５が連通し、流路１１０および第二流路１３０に流動する流体の流量が増加する。流体は熱交換手段１３１で熱交換され、流路１１０および第二流路１３０を循環する。
【００４９】
また、内燃機関１１１の加熱に伴い、流体の温度が上昇してサーモスタットバルブ１２２を開弁した場合、または加熱ヒータ１２２ａによりサーモスタットバルブ１２２を強制的に開弁した場合には、流路１１０と第一流路１２０が連通した状態となる。そして、流体は放熱手段１２１を通過する際に冷却され、流路１１０および第一流路１２０を循環して、内燃機関１１１を冷却する。
【００５０】
実施例３によれば、流体制御弁として実施例１の流体制御弁１を用いた場合、流体は開弁時および閉弁時いずれの状態においても、バイパス流路１２および内燃機関１１１内を流動する。そのため、内燃機関１１１内のシリンダおよびシリンダヘッドの各ウォータジャケット内の温度と温度センサ１１３が検知する温度との差が、従来技術に比べ小さくなる。車両の制御機構（図示略）は、温度センサ１１３から取得した温度情報に基づいて内燃機関１１１内に噴射する燃料の量およびスロットルボディ（図示略）から吸気する空気の量を決めている。内燃機関１１１の温度と温度センサ１１３が検知する温度との差を小さくできるため、内燃機関１１１内の空燃比を最適に制御できると共に、燃焼状態を安定化できる。それにより内燃機関１１１内に噴射される燃料の燃焼を完全燃焼に近づけることができる。そのため、ＣＯｘまたはＮＯｘなどの発生を低減できると共に燃費向上が可能となる。
【００５１】
また、流体制御弁として実施例２の流体制御弁１ａを用いた場合、サーモスタットバルブ１１が全開弁時および微小開弁時には、流体がバイパス流路１２および内燃機関１１１内を流動する。そのため、実施例１の流体制御弁１を用いた場合と同様の効果が得られる。また、流体制御弁１または流体制御弁１ａに加熱ヒータ１８とガイド部１４を備えるため、加熱ヒータ１８により暖められた流体の熱の流体制御弁１外部への熱伝達を抑制でき、熱交換手段１３１をより迅速に加熱できる。
【００５２】
尚、実施例３の変形例として、図８のように、流体制御弁１（１ａ）が内燃機関１１１の流体出口より下流側の流路１１０から分岐するまでの範囲に設置される構成にしてもよく、上記と同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００５３】
次に実施例４について図９に基づいて説明する。図９は、バイパス流路１２を流動する流体の少なくとも一部が内燃機関１１１のスロットルボティ１１４の周辺を流動する内燃機関冷却システム１００ａの構成図である。基本的な構成は実施例３の内燃機関冷却システム１００と同様であるため、同一の部位および機能を有するものは同一の符号により表わされる。
【００５４】
実施例４において、流体の流路は、流体制御弁１（１ａ）のバイパス流路１２から分岐し、内燃機関１１１のスロットルボディ１１４のスロットル周辺を流動し、流体制御弁１（１ａ）のバイパス流路１２に連通する構成である。
【００５５】
次に、実施例４における内燃機関冷却システム１００ａの動作について説明する。内燃機関１１１の作動に伴ってウォータポンプ１１２が駆動される。流体制御弁として実施例１の流体制御弁１を用いた場合、常にバイパス流路１２を流動する流体は、スロットルボディ１１４のスロットル周辺を流動する。また、流体制御弁として実施例２の流体制御弁１ａを用いた場合、全開弁時および微小開弁時にバイパス流路１２を流動する流体は、スロットルボディ１１４のスロットル周辺を流動する。
【００５６】
実施例４によれば、流体制御弁として実施例１の流体制御弁１を用いた場合には、常時、バイパス流路１２を流体が流動する。そしてスロットルボディ１１４のスロットル周辺を流体が流動する構造であるため、流路を流動する流体の温度が一定以上であれば、空気中の水分が結露して凍結するのを抑制でき、スロットルの開閉弁動作不良を抑制できる。また、流体制御弁として実施例２の流体制御弁１ａを用いた場合には、全開弁時および微小開弁時に流体が流路を流動するため、流体の温度が一定以上であれば、上記効果と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１，１ａ・・・流体制御弁
１０・・・バルブ収納部
１１・・・サーモスタットバルブ
１２・・・バイパス流路
１２ａ・・連通部
１２ｂ・・空隙
１４・・・ガイド部
１５・・・メイン流路
１６・・・感温部
１７・・・鍔状弁部
１８・・・加熱ヒータ
１９・・・突起部
２０・・・入口部
３０・・・出口部
【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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