(57)【要約】【課題】電磁弁を用いて、全開および全閉だけでなく、それらの間の開弁量も保持できる流量切替装置を提供する。【解決手段】この流量切替装置１は、ケース体３内に第１電磁弁５と第２電磁弁７とを備える。第１電磁弁５は、第１弁体５ａと、第１弁体５ａを開閉駆動する第１電磁石５ｈとを備える。第１弁体５ａは、ケース体３の底面３ｂに接離する方向に可動可能に収納され、ケース体３の流入孔３ｃに対向する部分に重なるように第１開口部５ｂが形成されると共に、流入孔３ｃと対向しない部分に第２開口部５ｃが形成される。第２電磁弁７は、第２弁体７ａと、第２弁体７ａを開閉駆動する第２電磁石７ｈとを有する。第２弁体７ａは、第１開口部５ｂを閉塞可能な大きさに形成され、第１弁体５ａとケース体３の天井面３ｄとの間において、第１弁体３ａに接離する方向に可動可能に収納される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入孔から流入する流体の流量を切り替えて流出孔から流出させる流量切替装置であって、
内部空間を有し、前記内部空間における一側の内側面の一部に前記流入孔が形成されると共に前記内部空間における反対側の内側面に前記流出孔が形成されたケース体と、
前記ケース体内に配設された第１電磁弁および第２電磁弁と、
を備え、
前記第１電磁弁は、
前記ケース体の前記内部空間において前記一側の前記内側面に接離する第１方向に可動可能に収納され、前記流入孔に対向する部分に重なるように第１開口部が形成されると共に前記流入孔と対向しない部分に第２開口部が形成され、前記一側の前記内側面に当接して前記第２開口部を閉塞することで閉弁し、前記一側の前記内側面から離れて前記第２開口部を開放することで開弁する第１弁体と、
前記ケース体の前記一側の前記内側面に配設され、前記第１弁体を開閉駆動する第１電磁石と、
を備え、
前記第２電磁弁は、
前記第１弁体と前記ケース体の前記反対側の前記内側面との間において前記第１弁体に接離する第２方向に可動可能に収納され、前記第１開口部を閉塞可能で前記第１弁体よりも小さく形成され、前記第１弁体に当接して前記第１開口部を閉塞することで閉弁し、前記第１弁体から離れて前記第１開口部を開放することで開弁する第２弁体と、
前記ケース体の前記一側の前記内側面に配設され、前記第２弁体を開閉駆動する第２電磁石と、
を備えることを特徴とする流量切替装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流量切替装置であって、
前記第１電磁石は、通電されることで前記第１弁体を閉弁し、
前記第２電磁石は、通電されることで前記第２弁体を閉弁することを特徴とする流量切替装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の流量切替装置であって、
前記第１弁体を前記一側の前記内側面側に付勢する第１バネを更に備えることを特徴とする流量切替装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の流量切替装置であって、
前記第２弁体を前記第１弁体側に付勢する第２バネを更に備えることを特徴とする流量切替装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の流量切替装置であって、
前記第１弁体は、その前記反対側の第１主面において、前記第２弁体の可動範囲を規制する複数の第１爪部を有し、
前記各第１爪部は、
前記第２弁体を囲むように前記第１開口部の周囲に立設されて、前記第２弁体の可動範囲を前記第２方向に制限する基部と、
前記基部において内側に突出するように形成されて、前記第２弁体の前記第２方向の可動範囲を規制する係止部と、
を有することを特徴とする流量切替装置。
【請求項６】
請求項５に記載の流量切替装置であって、
前記第２弁体は、前記第１開口部の内側に嵌合可能に形成され、前記第２弁体の前記反対側の第２主面には、前記第１弁体の前記第１主面に係合する第２爪部が形成されることを特徴とする流量切替装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の流量切替装置であって、
前記第１弁体は、磁性体によって形成され、
前記第１電磁石は、
前記第１弁体と協働して第１磁路を構成し、前記第１弁体に対向する第１対向面が前記ケース体の前記一側の前記内側面の一部を構成するように前記一側の前記内側面に配設された第１磁路部材と、
通電によって前記第１磁路の中を通る磁束を発生させる第１コイルと、
を備えることを特徴とする流量切替装置。
【請求項８】
請求項７に記載の流量切替装置であって、
前記第１磁路部材は、前記流入孔を囲むように環状に形成され、前記第１対向面において前記第１対向面の周方向に亘って第１コイル収納凹部を有し、
前記第１コイルは、前記第１コイル収納凹部に収納されることを特徴とする流量切替装置。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか１項に記載の流量切替装置であって、
前記第２弁体は、磁性体によって形成され、
前記第２電磁石は、
前記第２弁体と協働して第２磁路を構成し、前記第２弁体に対向する第２対向面が前記ケース体の前記一側の前記内側面の一部を構成するように前記一側の前記内側面に配設された第２磁路部材と、
通電によって前記第２磁路の中を通る磁束を発生させる第２コイルと、
を備えることを特徴とする流量切替装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の流量切替装置であって、
前記第２電磁石は、前記流入孔を囲むように環状に形成され、前記第２対向面において前記第２対向面の周方向に亘って第２コイル収納凹部を有し、
前記第２コイルは、前記第２コイル収納凹部に収納されることを特徴とする流量切替装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の流量切替装置であって、
当該流量切替装置の全閉状態では、前記第１電磁弁および前記第２電磁弁は共に閉弁され、当該流量切替装置の全開状態では、前記第１電磁弁および前記第２電磁弁は共に開弁され、当該流量切替装置の半開状態では、前記第１電磁弁は閉弁され且つ前記第２電磁弁は開弁されることを特徴とする流量切替装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか１項に記載の流量切替装置であって、
前記流出孔からの流体の流出を開始する場合は、前記第１電磁弁が閉弁された状態で前記第２電磁弁が開弁された後、一定時間経過後、前記第２電磁弁が開弁された状態で前記第１電磁弁が開弁されることを特徴とする流量切替装置。
【請求項１３】
所定の内燃機関から流出する冷媒を冷却するラジエータと、
前記内燃機関と前記ラジエータとの間で冷媒を循環させる第１循環回路と、
前記第１循環回路に流れる冷媒を前記内燃機関に送り出すポンプと、
前記第１循環回路における前記内燃機関の冷媒流出側または冷媒流入側に分岐点を介さずに配設され、前記第１循環回路に流れる冷媒の流量を切り替える請求項１２に記載の流量切替装置と、
前記流量切替装置の前記第１電磁弁および前記第２電磁弁の開閉を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の内燃機関の冷却システムであって、
前記内燃機関から流出する冷媒を用いて暖房を行うヒーターコアと、
前記第１循環回路における前記ラジエータの冷媒流入側の前に配設された第１分岐点と、前記第１循環回路における前記ラジエータの冷媒流出側の後に配設された第２分岐点とを前記ヒーターコアを介して接続して、前記内燃機関から流出する冷媒を前記ヒーターコアに循環させて前記内燃機関に戻す第２循環回路と、
を備えることを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項１５】
所定の内燃機関から流出する冷媒を冷却するラジエータと、
前記内燃機関と前記ラジエータとの間で冷媒を循環させる第１循環回路と、
前記内燃機関から流出する冷媒を用いて暖房を行うヒーターコアと、
前記第１循環回路における前記ラジエータの冷媒流入側の前に配設された第１分岐点と、前記第１循環回路における前記ラジエータの冷媒流出側の後に配設された第２分岐点とを前記ヒーターコアを介して接続して、前記内燃機関から流出する前記冷媒を前記ヒーターコアに循環させて前記内燃機関に戻す第２循環回路と、
前記第２分岐点からの冷媒を前記内燃機関に送り出すポンプと、
前記第２循環回路における前記ヒーターコアの冷媒流入側または冷媒流出側に分岐点を介さずに配設され、前記第２循環回路に流れる冷媒の流量を切り替える請求項１２に記載の流量切替装置と、
前記流量切替装置の前記第１電磁弁および前記第２電磁弁の開閉を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式の流量切替装置、および、それを用いた内燃機関の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用エンジン等の内燃機関には、内燃機関と各種の熱交換器（ラジエータやヒーターコア等）との間で冷却水を循環させることで、内燃機関を冷却すると共に、内燃機関で発生した熱をヒーター等に利用するための冷却システムが備えられている。
【０００３】
このような冷却システムでは、内燃機関で発生した熱を各熱交換器に選択的に分配するために、冷却水の循環回路に、冷却水の流量を制御するための電気式駆動弁が配設されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
特許文献１の冷却システムでは、内燃機関から流出する冷却水をラジエータに循環させる循環回路上に電動弁（電動機で駆動する駆動弁）が配設され、その電動弁によってラジエータに流れる冷却水の流量が制御される。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の冷却システムでは、電気式駆動弁として電動弁を使用するので、電気式駆動弁の応答速度が遅く且つ消費電力が大きいという欠点がある。
【０００６】
この欠点を解決する技術として、電気式駆動弁として電磁弁（電磁石の電磁力で駆動する駆動弁）を使用した冷却システムが知られている（例えば特許文献２）。特許文献２の冷却システムでは、内燃機関の冷却水流入口に電磁弁が配設され、その電磁弁によって内燃機関に流入する冷却水の流量が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−９０４８０号公報
【特許文献２】特開２００８−２２３６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、電磁弁は、電動弁と比べて、応答速度が速く且つ消費電力が小さいという利点はあるが、全開および全閉の何れかの状態しか保持できないという欠点がある。
【０００９】
図９は、従来の電磁弁の側面視断面図である。従来の電磁弁１００は、図９に示すように、ケース体１０１と、電磁弁本体１０３と、バネ１０５とを備えている。
【００１０】
ケース体１０１は、内部空間１０１ａを有する。内部空間１０１ａには、その底面１０１ｂの一部に冷却水が流入する流入孔１０１ｃが形成されると共に、その天井面１０１ｄに冷却水が流出する流出孔１０１ｅが形成される。
【００１１】
電磁弁本体１０３は、弁体１０３ａと、弁体１０３ａと協働して磁路を構成する磁路部材１０３ｃと、通電によって前記磁路の中を通る磁束Ｂ１０を発生させるコイル１０３ｂとを備えている。
【００１２】
弁体１０３ａは、磁性体によって板状に形成されており、内部空間１０１ａにおいて、底面１０１ｂに対向する姿勢で、底面１０１ｂに接離する方向Ｐ１０に可動可能に収納される。弁体１０３ａには、流入孔１０１ｃと対向しない部分に開口部１０３ｄが形成される。弁体１０３ａは、底面１０１ｂに当接して開口部１０３ｄを閉塞することで閉弁し、底面１０１ｂから離れて開口部１０３ｄを開放することで開弁する。
【００１３】
磁路部材１０３ｃは、流入孔１０１ｃを囲むように環状に形成されており、弁体１０３ａに対向する対向面１０３ｅが底面１０１ｂを構成するように底面１０１ｂに配設される。対向面１０３ｅには、その周方向に亘ってコイル収納凹部１０３ｆが形成される。コイル収納凹部１０３ｆには、コイル１０３ｂが、流入孔１０１ｃの周りに巻回されるように収納される。
【００１４】
バネ１０５は、弁体１０３ａを底面１０１ｂ側に付勢するものであり、弁体１０３ａと天井面１０１ｄとの間に収納される。
【００１５】
この電磁弁１００は、コイル１０３ｂの通電／非通電によって閉弁（即ち全閉）／開弁（即ち全開）する。即ち、コイル１０３ｂが通電すると、前記磁路の中を通る磁束Ｂ１０が発生し、その磁束Ｂ１０によって弁体１０３ａおよびコイル収納凹部１０３ｃが磁化し、それらの間に発生する磁気吸引力によって弁体１０３ａがコイル収納凹部１０３ｃに引き付けられて、弁体１０３ａが閉弁する（即ち電磁弁１００が閉弁する）。他方、コイル１０３ｂを非通電にすると、前記磁路内の磁束が無くなって前記磁気吸引力が無くなり、流入孔１０１ｃから流入する流体の流入圧によって弁体１０３ａがコイル収納凹部１０３ｃから離れて、弁体１０３ａが開弁する（即ち電磁弁１００が開弁する）。このように、従来の電磁弁１００では、全開および全閉の何れかの状態しか保持できない。
【００１６】
このように、従来の電磁弁では、全開および全閉の何れかの状態しか保持できないので、電磁弁の開閉切替時に、電磁弁から流出する冷却水の流量が急変するという欠点がある。そのため、例えば特許文献２の冷却システムでは、図１０に示すように、電磁弁の開閉切替時ｔ１に、内燃機関内の冷却水の温度Ｔinが急低下するという欠点がある。
【００１７】
図１０では、例えば特許文献２の冷却システムにおいて、電磁弁の開閉切替時の内燃機関の内部の冷却水の温度Ｔinの変化と内燃機関の外部（例えば内燃機関の冷却水流出口付近）の冷却水の温度Ｔoutの変化を示している。図１０の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は冷却水の温度を示す。
【００１８】
図１０では、内燃機関の作動中において、時刻ｔ１で電磁弁が全閉（閉弁）から全開（開弁）に切り替わる。時刻ｔがｔ０≪ｔ＜ｔ１では、電磁弁は全閉状態であるので、内燃機関には冷却水は循環しない。そのため、内燃機関の内部の冷却水（内部に溜まった冷却水）の温度Ｔinは上昇し、内燃機関の外部の冷却水の温度Ｔoutは低い温度Ｔ３のままである。
【００１９】
時刻ｔ＝ｔ１で、電磁弁が全閉から全開に切り替わると、ラジエータから内燃機関に流入する冷却水の流量が急増する。これにより、時刻ｔがｔ＞ｔ１では、内燃機関の内部の冷却水の温度ＴinはＴ１からＴ２に急低下すると共に、内燃機関の外部の冷却水の温度Ｔoutは上昇する。そして、各温度Ｔin，outは平衡状態になって同じ温度になる。
【００２０】
このように、従来の電磁弁を用いた冷却システムでは、電磁弁の開閉の切替時に、内燃機関内の冷却水の温度が急上昇するという欠点がある。
【００２１】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、電磁弁を用いて、全開および全閉だけでなく、それらの間の開弁量も保持できる流量切替装置、および、それを用いた内燃機関の冷却システム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】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の流量切替装置は、流入孔から流入する流体の流量を切り替えて流出孔から流出させる流量切替装置であって、内部空間を有し、前記内部空間における一側の内側面の一部に前記流入孔が形成されると共に前記内部空間における反対側の内側面に前記流出孔が形成されたケース体と、前記ケース体内に配設された第１電磁弁および第２電磁弁と、を備え、前記第１電磁弁は、前記ケース体の前記内部空間において前記一側の前記内側面に接離する第１方向に可動可能に収納され、前記流入孔に対向する部分に重なるように第１開口部が形成されると共に前記流入孔と対向しない部分に第２開口部が形成され、前記一側の前記内側面に当接して前記第２開口部を閉塞することで閉弁し、前記一側の前記内側面から離れて前記第２開口部を開放することで開弁する第１弁体と、前記ケース体の前記一側の前記内側面に配設され、前記第１弁体を開閉駆動する第１電磁石と、を備え、前記第２電磁弁は、前記第１弁体と前記ケース体の前記反対側の前記内側面との間において前記第１弁体に接離する第２方向に可動可能に収納され、前記第１開口部を閉塞可能で前記第１弁体よりも小さく形成され、前記第１弁体に当接して前記第１開口部を閉塞することで閉弁し、前記第１弁体から離れて前記第１開口部を開放することで開弁する第２弁体と、前記ケース体の前記一側の前記内側面に配設され、前記第２弁体を開閉駆動する第２電磁石と、を備えるものである。
【００２３】
上記の構成によれば、第１電磁弁の開弁／閉弁によって第２開口部が開放／閉塞し、第２電磁弁の開弁／閉弁によって第１開口部が開放／閉塞する。これにより、第１電磁弁および第２電磁弁が共に閉弁した場合は（即ち、当該流量切替装置の全閉状態では）、流入孔からの流体の流入および流出孔からの流体の流出が共に止められる。
【００２４】
また、第１電磁弁および第２電磁弁が共に開弁した場合は（即ち、当該流量切替装置の全開状態では）、流入孔から流入した流体は、第１開口部または第２開口部を通って流出孔から流出する。
【００２５】
また、第１電磁弁が閉弁し且つ第２電磁弁が開弁した場合は（即ち、当該流量切替装置の半開状態では）、流入孔から流入した流体は、第１開口部だけを通って流出孔から流出する。この場合は、第１電磁弁および第２電磁弁が共に開弁した場合と比べて、流出孔からの流出量が少なくなる。
【００２６】
このように、当該流量切替装置の半開状態は、当該流量切替装置の全開状態よりも、流出孔からの流出量を少なくできる。即ち、全開または全閉しかできない電磁弁を用いて、全開および全閉だけでなく半開（それらの間の開弁量）も保持できる流量切替装置を実現できる。
【００２７】
また、本発明の流量切替装置は、上記に記載の流量切替装置であって、前記第１電磁石は、通電されることで前記第１弁体を閉弁し、前記第２電磁石は、通電されることで前記第２弁体を閉弁するものである。
【００２８】
上記の構成によれば、電磁石（第１電磁石および第２電磁石）の通電によって電磁石に発生する電磁力によって、弁体（第１弁体および第２弁体）が閉弁される。また、電磁石を非通電にすることで、流入孔から流入する流体の流入圧を利用して、弁体が開弁される。このように閉弁時のみ通電するので、消費電力を低減できる。
【００２９】
また、本発明の流量切替装置は、上記に記載の流量切替装置であって、前記第１弁体を前記一側の前記内側面側に付勢する第１バネを更に備えるものである。
【００３０】
上記の構成によれば、第１弁体をケース体の一側の内側面側に付勢する第１バネを備えるので、流入孔からの流体の流入圧が所定値（第１バネの付勢力によって決まる値）以上の場合だけ、第１電磁弁を開弁できる。換言すると、流入孔からの流体の流入圧が所定値未満の場合は、第１バネの付勢力によって第１電磁弁を閉弁できる。これにより、第１電磁弁の閉故障時（例えば電磁弁用コイル等の断線による故障時）でも、第１バネの付勢力によって第１電磁弁を閉弁できる。
【００３１】
また、本発明の流量切替装置は、上記に記載の流量切替装置であって、前記第２弁体を前記第１弁体側に付勢する第２バネを更に備えるものである。
【００３２】
上記の構成によれば、第２弁体を第１弁体側に付勢する第２バネを備えるので、流入孔からの流体の流入圧が所定値（第２バネの付勢力によって決まる値）以上の場合だけ、第２電磁弁を開弁できる。換言すると、流入孔からの流体の流入圧が所定値未満の場合は、第２バネの付勢力によって第２電磁弁を閉弁できる。これにより、第２電磁弁の閉故障時（例えば電磁弁用コイル等の断線による故障）でも、第２バネの付勢力によって第２電磁弁を閉弁できる。
【００３３】
また、本発明の流量切替装置は、上記に記載の流量切替装置であって、前記第１弁体は、その前記反対側の第１主面において、前記第２弁体の可動範囲を規制する複数の第１爪部を有し、前記各第１爪部は、前記第２弁体を囲むように前記第１開口部の周囲に立設されて、前記第２弁体の可動範囲を前記第２方向に制限する基部と、前記基部において内側に突出するように形成されて、前記第２弁体の前記第２方向の可動範囲を規制する係止部と、を有するものである。
【００３４】
上記の構成によれば、第１弁体は、その反対側（内部空間の一側に対する反対側）の第１主面において、第２弁体の可動範囲を規制する複数の第１爪部を有するので、第２弁体が所定外の場所へと可動することを防止でき、これにより、第２弁体による第１開口部の開閉を適切に行わせることができる。
【００３５】
特に、各第１爪部は、第２弁体を囲むように第１開口部の周囲に立設されて、第２弁体の可動範囲を第２方向に制限する基部を有するので、それら各基部によって、第２弁体を、第１開口部上から外れることなく第２方向だけに可動させることができる。
【００３６】
また、各第１爪部は、基部において内側に突出するように形成されて、第２弁体の第２方向の可動範囲を規制する係止部を有するので、それら各係止部によって、第２弁体の第２方向の可動範囲を適宜範囲に設定でき、これにより、第１開口部を通って流出孔へと流れる流体の流量を所望の流量に設定できる。
【００３７】
また、本発明の流量切替装置は、上記に記載の流量切替装置であって、前記第２弁体は、前記第１開口部の内側に嵌合可能に形成され、前記第２弁体の前記反対側の第２主面には、前記第１弁体の前記第１主面に係合する第２爪部が形成されるものである。
【００３８】
上記の構成によれば、第２弁体は、第１開口部の内側に嵌合可能に形成されるので、第２弁体が第１開口部の内側に嵌合することで、第２弁体によって第１開口部を完全に閉塞することができる。
【００３９】
また、第２弁体の反対側（内部空間の一側に対する反対側）の第２主面には、第１弁体の第１主面に係合する第２爪部が形成されるので、第２弁体が第１開口部から内部空間の前記一側に脱落することを防止できる。
【００４０】
また、本発明の流量切替装置は、上記に記載の流量切替装置であって、前記第１弁体は、磁性体によって形成され、前記第１電磁石は、前記第１弁体と協働して第１磁路を構成し、前記第１弁体に対向する第１対向面が前記ケース体の前記一側の前記内側面の一部を構成するように前記一側の前記内側面に配設された第１磁路部材と、通電によって前記第１磁路の中を通る磁束を発生させる第１コイルと、を備えるものである。
【００４１】
上記の構成によれば、第１コイルの通電によって第１磁路の中を通る磁束が発生すると、その磁束によって第１弁体および第１磁路部材が磁化し、それらの間に発生する磁気吸引力によって第１弁体が第１磁路部材に引き付けられて、第１電磁弁が閉弁する。他方、第１コイルを非通電にすると、第１磁路内の磁束が無くなって第１弁体と第１磁路部材との間の磁気吸引力が無くなり、流入孔から流入する流体の流入圧によって第１弁体が第１磁路部材から離されて、第１電磁弁が開弁する。
【００４２】
このように簡単な構成によって、通電／非通電によって、第１弁体を閉弁／開弁する第１電磁石を構成できる。
【００４３】
また、本発明の流量切替装置は、上記に記載の流量切替装置であって、前記第１磁路部材は、前記流入孔を囲むように環状に形成され、前記第１対向面において前記第１対向面の周方向に亘って第１コイル収納凹部を有し、前記第１コイルは、前記第１コイル収納凹部に収納されるものである。
【００４４】
上記の構成によれば、第１磁路部材は、冷媒が流入する流入孔を囲むように環状に形成され、その第１弁体に対向する第１対向面において第１対向面の周方向に亘って第１コイル収納凹部を有し、第１コイル収納凹部内に第１コイルが収納されるので、第１磁路部材および第１コイルを、ケース体の一側の内側面にコンパクトに配設することができる。
【００４５】
また、本発明の流量切替装置は、上記に記載の流量切替装置であって、前記第２弁体は、磁性体によって形成され、前記第２電磁石は、前記第２弁体と協働して第２磁路を構成し、前記第２弁体に対向する第２対向面が前記ケース体の前記一側の前記内側面の一部を構成するように前記一側の前記内側面に配設された第２磁路部材と、通電によって前記第２磁路の中を通る磁束を発生させる第２コイルと、を備えるものである。
【００４６】
上記の構成によれば、第２コイルの通電によって第２磁路の中を通る磁束が発生すると、その磁束によって第２弁体および第２磁路部材が磁化し、それらの間に発生する磁気吸引力によって、第２弁体が第２磁路部材側（即ち第１弁体側）に引き付けられて、第２電磁弁が閉弁する。他方、第２コイルを非通電にすると、第２磁路内の磁束が無くなって第２弁体と第２磁路部材との間の磁気吸引力が無くなり、流入孔から流入する流体の流入圧によって第２弁体が第１弁体から離されて、第２電磁弁が開弁する。
【００４７】
このように簡単な構成によって、通電／非通電によって、第２弁体を閉弁／開弁する第２電磁石を構成できる。
【００４８】
また、本発明の流量切替装置は、上記に記載の流量切替装置であって、前記第２電磁石は、前記流入孔を囲むように環状に形成され、前記第２対向面において前記第２対向面の周方向に亘って第２コイル収納凹部を有し、前記第２コイルは、前記第２コイル収納凹部に収納されるものである。
【００４９】
上記の構成によれば、第２磁路部材は、冷媒が流入する流入孔を囲むように環状に形成され、その第２弁体に対向する第２対向面において第２対向面の周方向に亘って第２コイル収納凹部を有し、第２コイル収納凹部内に第２コイルが収納されるので、第２磁路部材および第２コイルを、ケース体の一側の内側面にコンパクトに配設することができる。
【００５０】
また、本発明の流量切替装置は、上記に記載の流量切替装置であって、当該流量切替装置の全閉状態では、前記第１電磁弁および前記第２電磁弁は共に閉弁され、当該流量切替装置の全開状態では、前記第１電磁弁および前記第２電磁弁は共に開弁され、当該流量切替装置の半開状態では、前記第１電磁弁は閉弁され且つ前記第２電磁弁は開弁されるものである。
【００５１】
上記の構成によれば、第１電磁弁および第２電磁弁の開閉状態の組み合わせによって、当該流量切替装置の開弁量を、全閉状態、全開状態および半開状態の３段階に切り替えることができる。
【００５２】
また、本発明の流量切替装置は、上記に記載の流量切替装置であって、前記流出孔からの流体の流出を開始する場合は、前記第１電磁弁が閉弁された状態で前記第２電磁弁が開弁された後、一定時間経過後、前記第２電磁弁が開弁された状態で前記第１電磁弁が開弁されるものである。
【００５３】
上記の構成によれば、流出孔からの流体の流出を開始する場合は、その流出量を、少ない流出量から段階的に増加させることができる。
【００５４】
また、本発明の内燃機関の冷却システムは、所定の内燃機関から流出する冷媒を冷却するラジエータと、前記内燃機関と前記ラジエータとの間で冷媒を循環させる第１循環回路と、前記第１循環回路に流れる冷媒を前記内燃機関に送り出すポンプと、前記第１循環回路における前記内燃機関の冷媒流出側または冷媒流入側に分岐点を介さずに配設され、前記第１循環回路に流れる冷媒の流量を切り替える上記に記載の流量切替装置と、前記流量切替装置の前記第１電磁弁および前記第２電磁弁の開閉を制御する制御装置と、を備えるものである。
【００５５】
上記の構成によれば、流量切替装置は、第１循環回路における内燃機関の冷媒流出側または冷媒流入側に分岐点を介さずに配設されるので、内燃機関に流れる冷媒の流量を切り替える電磁弁として機能する。また、流量切替装置からの冷媒の流出を開始する場合は、その流出量は、少ない流出量から段階的に増加される。これらによって、流量切替装置の開閉切替によって内燃機関に冷媒を流し始めるときに、内燃機関に流れる冷媒の流量を段階的に増加させることができる。
【００５６】
これにより、内燃機関に冷媒を流し始めるときに、内燃機関に流れる冷媒の流量が急増することを防止でき、これにより、内燃機関に流れる冷媒の温度が急低下することを防止できる。これにより、内燃機関の例えば暖気運転中に、流量切替装置から冷媒が流出開始しても、内燃機関に流れる冷却水の温度が急低下しないので、内燃機関の燃費の向上が低下することを防止できる。
【００５７】
また、本発明の内燃機関の冷却システムは、上記に記載の内燃機関の冷却システムであって、前記内燃機関から流出する冷媒を用いて暖房を行うヒーターコアと、前記第１循環回路における前記ラジエータの冷媒流入側の前に配設された第１分岐点と、前記第１循環回路における前記ラジエータの冷媒流出側の後に配設された第２分岐点とを前記ヒーターコアを介して接続して、前記内燃機関から流出する冷媒を前記ヒーターコアに循環させて前記内燃機関に戻す第２循環回路と、を備えるものである。
【００５８】
上記の構成によれば、流量切替装置は、第１循環回路における内燃機関の冷媒流出側または冷媒流入側に分岐点を介さずに配設されるので、内燃機関に流れる冷媒の流量を切り替える電磁弁として機能する。よって、上記の構成のようにヒーターコアを備える場合でも、流量切替装置の開閉切替によって内燃機関に冷媒を流し始めるときに、内燃機関に流れる冷媒の流量を段階的に増加させることができる。
【００５９】
また、本発明の内燃機関の冷却システムは、所定の内燃機関から流出する冷媒を冷却するラジエータと、前記内燃機関と前記ラジエータとの間で冷媒を循環させる第１循環回路と、前記内燃機関から流出する冷媒を用いて暖房を行うヒーターコアと、前記第１循環回路における前記ラジエータの冷媒流入側の前に配設された第１分岐点と、前記第１循環回路における前記ラジエータの冷媒流出側の後に配設された第２分岐点とを前記ヒーターコアを介して接続して、前記内燃機関から流出する前記冷媒を前記ヒーターコアに循環させて前記内燃機関に戻す第２循環回路と、前記第２分岐点からの冷媒を前記内燃機関に送り出すポンプと、前記第２循環回路における前記ヒーターコアの冷媒流入側または冷媒流出側に分岐点を介さずに配設され、前記第２循環回路に流れる冷媒の流量を切り替える上記に記載の流量切替装置と、前記流量切替装置の前記第１電磁弁および前記第２電磁弁の開閉を制御する制御装置と、を備えるものである。
【００６０】
上記の構成によれば、流量切替装置は、第２循環回路におけるヒーターコアの冷媒流入側または冷媒流出側に分岐点を介さずに配設されるので、ヒーターコアに流れる冷媒の流量を切り替える電磁弁として機能する。また、流量切替装置からの冷媒の流出を開始する場合は、その流出量は、少ない流出量から段階的に増加される。これらによって、流量切替装置の開閉切替によってヒーターコアに冷媒を流し始めるときに、ヒーターコアに流れる冷媒の流量を段階的に増加させることができる。
【００６１】
これにより、ヒーターコアに冷媒を流し始めるときに、ヒーターコアに流れる冷媒の流量が急増することを防止でき、これにより、ヒーターコアに流れる冷媒の温度が急上昇することを防止できる（即ち、ヒーターの吹出部の空気温度が急上昇することを防止できる）。
【発明の効果】
【００６２】
本発明の流量切替装置、および、内燃機関の冷却システムでは、電磁弁を用いて、全開および全閉だけでなく、それらの間の開弁量も保持できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流量切替装置の側面視の断面概略図である。
【図２】図１の矢示方向Ｙ２から見た第１弁体および第２弁体の平面図である。
【図３】図１の流量切替装置の全閉状態を示した側面視の断面概略図である。
【図４】図１の流量切替装置の全開状態を示した側面視の断面概略図である。
【図５】図１の流量切替装置の半開状態を示した側面視の断面概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の冷却システムの構成概略図である。
【図７】図６の冷却システムにおいて、流量切替装置の開閉切替時の内燃機関の内外の冷却水温度の変化を示した図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の冷却システムの構成概略図である。
【図９】従来の電磁弁の側面視の断面概略図である。
【図１０】例えば特許文献２の冷却システムにおいて、電磁弁の開閉切替時の内燃機関の内外の冷却水温度の変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００６５】
≪第１実施形態≫
＜全体構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る流量切替装置の側面視の断面概略図であり、図２は、図１の矢示方向Ｙ２から見た第１弁体および第２弁体の平面図である。
【００６６】
この流量切替装置は、例えば、車両用エンジン等の内燃機関の冷却システムに循環する冷却水（流体、冷媒）の流量を切り替えるために使用可能なものである。この流量切替装置は、電磁弁を用いて、全開および全閉だけでなく、それらの間の開弁量も保持できるように構成されたものである。
【００６７】
この流量切替装置１は、図１に示すように、ケース体３と、第１電磁弁５と、第２電磁弁７と、第１電磁弁５の閉故障（閉弁駆動不能になる故障）対策用の第１バネ９と、第２電磁弁７の閉故障対策用の第２バネ１１とを備えている。
【００６８】
＜ケース体３の構成＞
ケース体３は、例えば円柱形の内部空間３ａを有している。内部空間３ａの底面（一側の内側面）３ｂの一部（例えば中央部分）には、外部空間と連通する流体流入用の流入孔３ｃが形成される。また、内部空間３ａの天井面（反対側の内側面）３ｄには、外部空間と連通する流体流出用の流出孔３ｅが形成される。
【００６９】
なお、この実施形態では、底面３ｂは、後述のように、第１磁路部材５ｉの天井面３ｄ側の面（第１対向面）５ｐと、第２磁路部材７ｉの天井面３ｄ側の面（第２対向面）７ｐとによって構成される。
【００７０】
＜第１電磁弁５の構成＞
第１電磁弁５は、図１および図２に示すように、第１弁体５ａと、第１弁体５ａを開閉駆動する第１電磁石５ｈとを備えている。
【００７１】
第１弁体５ａは、磁性体によって形成される。第１弁体５ａは、ケース体３の底面３ｂと略同形同大の板状（ここでは円板状）に形成されており、ケース体３の内部空間３ａにおいて、底面３ｂに対向する姿勢で、底面３ｂに接離する方向（第１方向）Ｐ１に可動可能に収納される。
【００７２】
第１弁体５ａには、流入孔３ｃに対向する部分（例えば中央部分）に重なるように第１開口部５ｂが形成されると共に、流入孔３ｃと対向しない部分（例えば周縁部分）に第２開口部５ｃが形成される。ここでは、図２に示すように、第１開口部５ｂは、流入孔３ｃよりも大きい円形に形成され、且つ第１弁体５ａの中央部分に１つだけ形成される。また、第２開口部５ｃは、第１弁体５ａの周縁部分において周方向に等間隔に複数個形成される。
【００７３】
また、第１弁体５ａは、その天井面３ｄ側（反対側）の主面（第１主面）５ｄにおいて、第２電磁弁７の後述の第２弁体７ａの可動範囲を規制する複数の第１爪部５ｅを有している。各第１爪部５ｅは、第１開口部５ｂの周囲に立設された基部５ｆと、基部５ｆの先端部において内側に突出するように形成された係止部５ｇとを有している。後述のように、これら各第１爪部５ｅの内側に、第２電磁弁７の第２弁体７ａが配置される。
【００７４】
この第１爪部５ｅにより、第２弁体７ａが所定外の場所へと可動することを防止でき、これにより、後述のように、第２弁体７ａによる第１開口部５ｂの開閉を適切に行わせることができる。特に、各第１爪部５ｅの基部５ｆにより、第２弁体７ａを、第１開口部５ｂ上から外れることなく、第１弁体５ａに接離する方向（第２方向）Ｐ１だけに可動させることができる。また、各第１爪部５ｅの係止部５ｇにより、第２弁体７ａの前記第２方向Ｐ１の可動範囲を適宜範囲に設定でき、これにより、後述のように、流入孔３ｃから流入して第１開口部５ｂを通って流出孔３ｅへと流れる流体の流量を所望の流量に設定できる。
【００７５】
第１弁体５ａは、ケース体３の底面３ｂ側へは、その底面３ｂ側の主面５ｎが底面３ｂに当接するまで可動可能であり、他方、ケース体３の天井面３ｄ側へは、第１爪部５ｅの上端面５ｍが天井面３ｄに当接するまで可動可能である。そして、第１弁体５ａは、ケース体３の底面３ｂに当接して第２開口部５ｃを閉塞することで、閉弁し、ケース体３の底面３ｂから離れて第２開口部５ｃを開放することで、開弁する。なお、第１弁体５ａの閉弁は、第１電磁弁５の閉弁を意味し、第１弁体５ａの開弁は、第１電磁弁５の開弁を意味する。
【００７６】
第１電磁石５ｈは、ケース体３の底面３ｂに配設されており、第１弁体５ａと協働して第１磁路を構成する第１磁路部材５ｉと、通電によって前記第１磁路（５ａおよび５ｉ）の中を通る磁束Ｂ１を発生させる第１コイル５ｊとを備えている。
【００７７】
第１磁路部材５ｉは、磁性体によって形成される。第１磁路部材５ｉは、その第１弁体５ａに対向する第１対向面５ｐがケース体３の底面３ｂの一部を構成するように、底面３ｂに配設される。ここでは、更に、第１磁路部材５ｉは、第１弁体５ａの前記周縁部分（第２開口部５ｃが形成される部分）と略同形同大の環状に形成されると共に、第１対向面５ｐにおいて、第１対向面５ｐの周方向に亘って、断面略Ｕ字状の第１コイル収納凹部５ｋを有するように形成される。なお、このように形成された第１磁路部材５ｉは、第１弁体５ａの前記周縁部分に対向するように、ケース体３に配設されている。
【００７８】
なお、後述のように、第１磁路部材５ｉは、第２電磁弁７の後述の第２磁路部材７ｉと一体形成される。
【００７９】
第１コイル５ｊは、第１コイル収納凹部５ｋ内において、第１コイル収納凹部５ｋに沿って巻回された状態で収納される。
【００８０】
この構成により、第１電磁弁５では、第１コイル５ｊが通電されると、第１コイル５ｊの周りに、前記第１磁路（５ａおよび５ｉ）の中を通る磁束Ｂ１が発生し、その磁束Ｂ１によって第１弁体５ａおよび第１磁路部材５ｉが磁化する。そして、その磁化によって第１弁体５ａおよび第１磁路部材５ｉの間に発生する磁気吸引力によって、第１弁体５ａが、第１磁路部材５ｉに引き付けられて第１磁路部材５ｉ（即ち底面３ｂ）に当接する。そして、この当接によって第１弁体５ａの第２開口部５ｃが閉塞されて、第１弁体５ａが閉弁する。
【００８１】
なお、第２開口部５ｃの閉塞とは、第１弁体５ａの前記周縁部分（第２開口部５ｃが形成された部分）が第１磁路部材５ｉに当接することで、第１弁体５ａの主面５ｎ側において、第２開口部５ｃと流入孔３ｃとが空間的に断絶することである。
【００８２】
ここでは、第１磁路部材５ｉは、第１弁体５ａを第１磁路部材５ｉに引き付ける機能（引付機能）と、第１弁体５ａと当接して第２開口部５ｃを閉塞する機能（閉塞機能）とを担っている。ここでは、第１磁路部材５ｉは、上述のように第１弁体５ａの前記周縁部分（第２開口部５ｃが形成される部分）と略同形同大の環状に形成されることで、前記閉塞機能を担っている（即ち、第１弁体５ａとの当接の際に第１弁体５ａの前記周縁部分と当接して、第２開口部５ｃを閉塞する）。なお、ここでは、第１磁路部材５ｉは、前記引付機能と前記閉塞機能との両方を担うが、前記閉塞機能を他の部材によって担わせてもよい。この場合の他の部材は、磁性体である必要はない。
【００８３】
他方、第１コイル５ｊを非通電にすると、前記第１磁路（５ａおよび５ｉ）内の磁束Ｂ１が無くなって第１弁体５ａと第１磁路部材５ｉとの間の磁気吸引力が無くなり、流入孔３ｃから流入する流体の流入圧によって第１弁体５ａが第１磁路部材５ｉから離されて、第１弁体５ａが開弁する。
【００８４】
このように、第１電磁弁５では、閉弁時のみ通電するので、消費電力を低減できる。
【００８５】
また、第１電磁石５ｈは、ケース体３の底面３ｂの一部を構成すると共に第１弁体５ａと協働して第１磁路を構成する第１磁路部材５ｉと、前記第１磁路（５ａおよび５ｉ）の中を通る磁束Ｂ１を発生させる第１コイル５ｊとから構成されるので、簡単な構成で、第１コイル５ｊの通電／非通電によって第１弁体５ａを閉弁／開弁できる第１電磁石５ｈを構成できる。
【００８６】
更に、第１磁路部材５ｉは、流入孔３ｃを囲むように環状に形成され、その第１対向面５ｐに第１コイル収納凹部５ｋを有し、その第１コイル収納凹部５ｋ内に第１コイル５ｊが収納されるので、第１磁路部材５ｉおよび第１コイル５ｊをケース体３の底面３ｃにコンパクトに配設できる。
【００８７】
＜第２電磁弁７の構成＞
第２電磁弁７は、図１および図２に示すように、第２弁体７ａと、第２弁体７ａを開閉駆動する第２電磁石７ｈとを備えている。
【００８８】
第２弁体７ａは、磁性体によって形成される。また、第２弁体７ａは、第１弁体５の第１開口部５ｂを閉塞可能で第１弁体５よりも小さい大きさの板状に形成される。ここでは、第２弁体７ａは、例えば、第１弁体５ａの第１開口部５ｂの内側に嵌合可能な形状（即ち、第１開口部５ｂと略同形同大の板状）に形成される。これにより、第２弁体７ａによって第１開口部５ｂを完全に閉塞することができる。
【００８９】
第２弁体７ａは、第１弁体５とケース体３の天井面５ｄとの間において、第１弁体５ａに対向する姿勢で、第１弁体５に接離する方向（第２方向）Ｐ１に可動可能に収納される。ここでは、第２弁体７ａは、第１弁体５ａの複数の第１爪部５ｅの内側に収納される（即ち、複数の第１爪部５ｅに囲まれた状態で配置される）。
【００９０】
また、第２弁体７ａの天井面３ｄ側（反対側）の主面（第２主面）７ｄには、例えばその周縁において、外周側に張り出すように、第１弁体５ａの主面５ｄに係合する複数の第２爪部７ｅが形成される。この第２爪部７ｅにより、第２弁体７ａが第１開口部５ｂから底面３ｂ側に脱落することが防止される。
【００９１】
第２弁体７ａは、第１弁体５ａ側へは、第２爪部７ｅが第１弁体５ａの主面５ｄに当接するまで可動可能であり、ケース体３の天井面３ｄ側へは、第２弁体７ａの主面７ｄが第１弁体５ｅの係止部５ｍに当接するまで可動可能である。そして、第２弁体７ａは、第１弁体５ａの第１開口部５ｂに嵌合して第１開口部５ｂを閉塞することで、閉弁し、第１弁体５ａから離れて第１開口部５ｂを開放することで、開弁する。なお、第２弁体７ａの閉弁は、第２電磁弁７の閉弁を意味し、第２弁体７ａの開弁は、第２電磁弁７の開弁を意味する。
【００９２】
第２電磁石７ｈは、ケース体３の底面３ｂに配設されており、第２弁体７ａと協働して第２磁路を構成する第２磁路部材７ｉと、通電によって前記第２磁路（７ａおよび７ｉ）の中を通る磁束Ｂ２を発生させる第２コイル７ｊとを備えている。
【００９３】
第２磁路部材７ｉは、磁性体によって形成される。第２磁路部材７ｉは、その第２弁体７ａに対向する第２対向面７ｐがケース体３の底面３ｂの一部を構成するように、底面３ｂに配設される。ここでは、更に、第２磁路部材７ｉは、第２弁体７ａの周縁部分（流入孔３ｃと対向しない部分）と略同形同大の環状に形成されると共に、第２対向面７ｐにおいて、第２対向面７ｐの周方向に亘って、断面略Ｕ字状の第２コイル収納凹部７ｋを有するように形成される。なお、このように形成された第２磁路部材７ｉは、第１磁路部材５ｉの内側に配置するように、ケース体３に配設されている。
【００９４】
ここでは、第２磁路部材７ｉは、その外周壁部７ｉａと第１磁路部材５ｉの内周壁部５ｉａとが一体形成されることで、互いに一体形成される。
【００９５】
第２コイル７ｊは、第２コイル収納凹部７ｋ内において、第２コイル収納凹部７ｋに沿って巻回された状態で収納される。
【００９６】
この構成により、第２電磁弁７では、第２コイル７ｊが通電されると、第２コイル７ｊの周りに、前記第２磁路（７ａおよび７ｉ）の中を通る磁束Ｂ２が発生し、その磁束Ｂ２によって第２弁体７ａおよび第２磁路部材７ｊが磁化する。そして、その磁化によって第２弁体７ａおよび第２磁路部材７ｊの間に発生する磁気吸引力によって、第２弁体７ａが、第２磁路部材７ｊ側（即ち第１弁体５ａ）に引き付けられて第１弁体５ａの第１開口部５ｂを閉塞する。そして、この閉塞によって第２弁体７ａが閉弁する。
【００９７】
他方、第２コイル７ａを非通電にすると、前記第２磁路（７ａおよび７ｉ）内の磁束Ｂ２が無くなって第２弁体７ａと第２磁路部材７ｊとの間の磁気吸引力が無くなり、流入孔３ｃから流入する流体の流入圧によって第２弁体７ａが第１弁体５ａから天井面３ｄ側へと離されて、第２弁体７ａが開弁する。
【００９８】
このように、第２電磁弁７では、閉弁時のみ通電するので、消費電力を低減できる。
【００９９】
また、第２電磁石７ｈは、ケース体３の底面３ｂの一部を構成すると共に第２弁体７ａと協働して第２磁路を構成する第２磁路部材７ｉと、前記第２磁路（７ａおよび７ｉ）の中を通る磁束Ｂ２を発生させる第１コイル５ｊとから構成されるので、簡単な構成で、第１コイル５ｊの通電／非通電によって第２弁体７ａを閉弁／開弁できる第２電磁石７ｈを構成できる。
【０１００】
更に、第２磁路部材７ｉは、流入孔３ｃを囲むように環状に形成され、その第２対向面７ｐに第２コイル収納凹部７ｋを有し、その第２コイル収納凹部７ｋ内に第２コイル７ｊが収納されるので、第２磁路部材７ｉおよび第２コイル７ｊをケース体３の底面３ｂにコンパクトに配設できる。
【０１０１】
＜第１バネ９および第２バネ１１の構成＞
第１バネ９は、第１弁体５ａを底面３ｂ側に付勢するものである。第１バネ９は、図１に示すように、第１弁体５ａの直径Ｌ１よりも小さく第１開口部ｂの直径Ｌ２よりも大きい直径Ｌ３を有する巻きバネである。第１バネ９は、第１弁体５ａとケース体３の天井面３ｄとの間に収納される。
【０１０２】
この第１バネ９により、流入孔３ｃからの流体の流入圧が所定値（第１バネ９の付勢力によって決まる値）以上の場合だけ、第１電磁弁５を開弁できる。換言すると、流入孔３ｃからの流体の流入圧が所定値未満の場合は、第１バネ９の付勢力によって自律的に第１電磁弁５を閉弁できる。これにより、第１電磁弁５の閉故障時（例えば第１コイル５ｊ等の断線による故障時）でも、第１バネ９の付勢力によって第１電磁弁５を閉弁できる。
【０１０３】
第２バネ１１は、第２弁体７ａを第１弁体５ａ側に付勢するものである。第２バネ１１は、図１に示すように、第２弁体７ａの直径Ｌ５よりも小さく流出孔３ｅの直径Ｌ６よりも大きい直径Ｌ４を有する巻きバネである。第２バネ１１は、第２弁体７ａとケース体３の天井面３ｄとの間に収納される。
【０１０４】
この第２バネ１１により、流入孔３ｃからの流体の流入圧が所定値（第２バネ１１の付勢力によって決まる値）以上の場合だけ、第２電磁弁７を開弁できる。換言すると、流入孔３ｃからの流体の流入圧が所定値未満の場合は、第２バネ１１の付勢力によって自律的に第２電磁弁７を閉弁できる。これにより、第２電磁弁７の閉故障時（例えば第２コイル７ｊ等の断線による故障）でも、第２バネ１１の付勢力によって第２電磁弁７を閉弁できる。
【０１０５】
＜流量切替装置１の動作説明＞
図３は、流量切替装置１の全閉状態を示した側面視の断面概略図であり、図４は、流量切替装置１の全開状態を示した側面視の断面概略図であり、図５は、流量切替装置１の半開状態を示した側面視の断面概略図である。
【０１０６】
（全閉時の動作）
流量切替装置１を全閉にする場合は、図３に示すように、第１電磁弁５および第２電磁弁７を共に閉弁させる。つまり、第１コイル５ｊを通電させることで、第１磁路（５ａおよび５ｉ）の中を通る磁束Ｂ１を発生させ、これにより、上述のように、第１電磁弁５を閉弁させる（即ち、第２開口部５ｃを閉塞させる）。そして、これと同時に、第２コイル７ｊを通電させることで、第２磁路（７ａおよび７ｉ）の中を通る磁束Ｂ２を発生させ、上述のように、第２電磁弁７を閉弁させる（即ち、第１開口部５ｂを閉塞させる）。図３では、各磁束Ｂ１，Ｂ２は、互いに連結して１つの閉磁束になっている。
【０１０７】
この場合は、第１開口部５ｂおよび第２開口部５ｃは共に閉塞されるので、流入孔３ｃからの流体の流入、および、流出孔３ｅからの流体の流出は停止する。
【０１０８】
（全開時の動作）
流量切替装置１を全開にする場合は、図４に示すように、第１電磁弁５および第２電磁弁７を共に開弁させる。つまり、第１コイル５ｊを非通電にすることで、第１磁路（５ａおよび５ｉ）内の磁束Ｂ１を無くし、これにより、上述のように、第１電磁弁５を開弁させる（即ち、第２開口部５ｃを開放させる）。そして、これと同時に、第２コイル７ｊを非通電にすることで、第２磁路（７ａおよび７ｉ）内の磁束Ｂ２を無くし、これにより、上述のように、第２電磁弁７を開弁させる（即ち、第１開口部５ｂを開放させる）。
【０１０９】
この場合は、第１開口部５ｂおよび第２開口部５ｃは共に開放する。そのため、流入孔３ｃから流入する流体は、矢印Ｒ１のように、第１開口部５ｂを通って、更に第１弁体５ａと第２弁体７ａの間を通って、更に第２弁体７ａと天井面３ｄとの間を通って流出孔３ｅへと流れると共に、矢印Ｒ２のように、第２開口部５ｃを通って、更に第２弁体７ａと天井面３ｄとの間を通って流出孔３ｅへと流れる。
【０１１０】
この場合は、２種類Ｒ１，Ｒ２の流路が形成されるので、流入孔３ｃから流入する流体の流量、および、流出孔３ｅから流出する流体の流出量は、後述の（半開時の動作）の場合と比べて、多くなる。
【０１１１】
（半開時の動作）
流量切替装置１を半開にする場合は、図５に示すように、第１電磁弁５を閉弁すると共に第２電磁弁７を開弁させる。つまり、第１コイル５ｊを通電させることで、第１磁路（５ａおよび５ｉ）の中を通る磁束Ｂ１を発生させ、これにより、上述のように、第１電磁弁５を閉弁させる（即ち、第２開口部５ｃを閉塞させる）。そして、これと同時に、第２コイル７ｊを非通電にすることで、第２磁路（７ａおよび７ｉ）内の磁束Ｂ２を無くし、これにより、上述のように、第２電磁弁７を開弁させる（即ち、第１開口部５ｂを開放させる）。
【０１１２】
この場合は、第１開口部５ｂは開放し、第２開口部５ｃは閉塞する。そのため、流入孔３ｃから流入する流体は、矢印Ｒ１のように、第１開口部５ｂを通って、更に第１弁体５ａと第２弁体７ａとの間を通って、更に第２弁体７ａと天井面３ｄとの間を通って流出孔３ｅへと流れる。
【０１１３】
この場合は、１種類Ｒ１の流路だけが形成されるので、流入孔３ｃから流入する流体の流量、および、流出孔３ｅから流出する流体の流出量は、上述の（全開時の動作）の場合と比べて、少なくなる。
【０１１４】
＜主要な効果＞
このように、この流量切替装置１では、第１電磁弁５および第２電磁弁７の開閉状態の組み合わせによって、流量切替装置１の開弁量を、全閉状態、全開状態および半開状態の３段階に切り替えることができる。即ち、全開または全閉しかできない電磁弁５，７を用いて、全開および全閉だけでなく半開（それらの間の開弁量）も保持できる流量切替装置を実現できる。
【０１１５】
≪第２実施形態≫
図６は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の冷却システムの構成概略図である。
【０１１６】
＜構成説明＞
この内燃機関の冷却システムは、内燃機関に流れる冷却水（流体、冷媒）の流量を切り替える電磁弁として、第１実施形態の流量切替装置１を用いたものである。この内燃機関の冷却システム５０は、図６に示すように、車両用エンジン等の内燃機関５１と、ラジエータ５３と、ヒーターコア５５と、ラジエータ用循環回路（第１循環回路）５７と、ヒーターコア用循環回路（第２循環回路）５９と、メカウォータポンプ（以後、メカＷＰと呼ぶ）（ポンプ）６１と、温度制御弁６３と、温度センサ６５と、制御装置６７を備えている。
【０１１７】
内燃機関５１は、例えば、シリンダブロック５１ａとシリンダヘッド５１ｂとにより構成される燃焼室の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室内でピストンを往復移動させることで動力を発生するものである。この内燃機関５１は、冷却水流入口５１ｃと冷却水流出口５１ｄとを有しており、冷却水流入口５１ｃから流入する冷却水は、シリンダブロック５１ａおよびシリンダヘッド５１ｂを順に流れて冷却水流出口５１ｄから流出する。
【０１１８】
メカＷＰ６１は、例えば、内燃機関５１の冷却水流入口５１ｃに配設されており、ラジエータ５３または／およびヒーターコア５５から送出される冷却水（即ち第１循環回路５７または／および第２循環回路５９を流れる冷却水）を内燃機関５１に流入させるものである。
【０１１９】
温度センサ６５は、内燃機関５１内の冷却水の温度を検出するものであり、例えば内燃機関５１の内部（例えばシリンダブロック５１ａ）に配設される。なお、温度センサ６５は、内燃機関５１の内部に配設される代わりに、内燃機関５１の冷却水流出口５１ｄ付近に配設されてもよい。
【０１２０】
ラジエータ５３は、内燃機関５１から流出する冷却水を冷却する熱交換器である。
【０１２１】
ラジエータ用循環回路５７は、内燃機関５１とラジエータ５３との間で冷却水を循環させるものである。ここでは、ラジエータ用循環回路５７は、内燃機関５１の冷却水流出口５１ｄから順に流量切替装置１、ラジエータ５３、温度制御弁６３およびメカＷＰ６１を介して内燃機関５１の冷却水流入口５１ｃに至るように構成される。
【０１２２】
ヒーターコア５５は、内燃機関５１から流出する冷却水を用いて暖房を行う熱交換器である。
【０１２３】
ヒーターコア用循環回路５９は、内燃機関５１とヒーターコア５５との間で冷却水を循環させるものである。ここでは、ヒーターコア用循環回路５９は、ラジエータ用循環回路５７における第１分岐点Ｎ１と第２分岐点（温度制御弁６３の配設箇所）Ｎ２とをヒーターコア５５を介して接続することで、内燃機関５１から流出する冷却水が、ヒーターコア５５を循環して内燃機関５１に戻るように構成される。
【０１２４】
なお、第１分岐点Ｎ１は、ラジエータ用循環回路５７における流量切替装置１とラジエータ５３の間（換言すれば、ラジエータ用循環回路５７におけるラジエータ５３の冷却水流入側の前）に配設されており、第２分岐点Ｎ２は、ラジエータ用循環回路５７におけるラジエータ５３と内燃機関５１との間（換言すれば、ラジエータ用循環回路５７におけるラジエータ５３の冷却水流出側の後）（ここでは、ラジエータ５３とメカＷＰ６１との間）に配設される。
【０１２５】
温度制御弁６３は、ラジエータ５３に流れる冷却水の流量を制御することで、内燃機関５１内の冷却水の温度を制御する弁である。ここでは、温度制御弁６３として、サーモスタット式の三方弁が使用される。
【０１２６】
温度制御弁６３は、第２分岐点Ｎ２に配設される。そして、温度制御弁６３は、ヒーターコア５５からの冷却水は、その流量を制御せずに、内燃機関５１へと流出させる。他方、温度制御弁６３は、ラジエータ５３からの冷却水は、その流量を、ヒーターコア５５からの冷却水（即ち内燃機関５１を循環した冷却水）の温度に応じて内燃機関５１内の冷却水の温度が所定温度になるように制御して、内燃機関５１へと流出させる。具体的には、温度制御弁６３は、ヒーターコア５５からの冷却水の温度が高い（即ち内燃機関５１内の冷却水の温度が高い）ほど、ラジエータ５３からの冷却水を、その流量を増やして内燃機関５１へと流出させる。
【０１２７】
なお、ここでは、温度制御弁６３として、サーモスタット式の三方弁（即ち自律的にラジエータ５５からの冷却水の流量を制御する三方弁）を用いたが、そのように限定されない。例えば、温度制御弁６３として、制御装置６７の制御により、ラジエータ５５からの冷却水の流量を制御することができる電動三方弁を用いてもよい。この場合は、制御装置６７は、温度センサ６４の検出結果に基づいて電動三方弁を制御する。
【０１２８】
制御装置６７は、外部からの制御信号（例えば運転者の運転操作に応じた各制御信号）Ｓ１または温度センサ６５の検出結果（即ち内燃機関５１内の冷却水温度）に基づいて、内燃機関５１、メカＷＰ６１および流量切替装置１を制御する。
【０１２９】
より詳細には、制御装置６７は、外部からの制御信号Ｓ１に基づいて内燃機関５１を制御（例えば暖機運転）する。
【０１３０】
また、制御装置６７は、内燃機関５１の例えば暖機運転中において、温度センサ６５の検出結果が所定温度未満の場合は、メカＷＰ６１を停止させると共に流量切替装置１を全閉状態に切替制御する（即ち、第１電磁弁５および第２電磁弁７を共に閉弁状態に切替制御する）。これにより、内燃機関５１、ラジエータ用循環回路５７およびヒーターコア用循環回路５９に流れる冷却水の循環を停止する。
【０１３１】
他方、制御装置６７は、内燃機関５１の例えば暖機運転中において、温度センサ６５の検出結果が所定温度以上になると、メカＷＰ６１を作動開始させて内燃機関５１に冷却水を送出させると共に、流量切替装置１からの冷却水の流出を開始させる。これにより、内燃機関５１、ラジエータ用循環回路５７およびヒーターコア用循環回路５９に冷却水を循環させる。
【０１３２】
より詳細には、制御装置６７は、流量切替装置１からの冷却水の流出を開始させる場合は、流量切替装置１を全閉状態から半開状態に切替制御し（即ち、第１電磁弁５を閉弁させると共に第２電磁弁７を開弁させ）、一定時間経過後、全開状態に切替制御する（即ち、第１電磁弁５および第２電磁弁７を共に開弁させる）。これにより、流量切替装置１からの冷却水の流出量を段階的に増加させる。
【０１３３】
＜動作説明＞
この冷却システム５０では、内燃機関５１の作動中において、温度センサ６５の検出結果（即ち内燃機関５１内の冷却水温度）が所定温度未満の場合は、メカＷＰ６１が停止されると共に流量切替装置１が全閉状態にされて、内燃機関５１への冷却水の循環およびヒーターコア５５への冷却水の循環が停止される。
【０１３４】
そして、温度センサ６５の検出結果が所定温度以上になると、メカＷＰ６１が作動開始されると共に、流量切替装置１が全閉状態から半開状態に切り替えられて、一定時間経過後に、全開状態に切り替えられる。これにより、冷却水が、内燃機関５１→流量切替装置１→ラジエータ５３→温度制御弁６３→内燃機関５１の順に循環すると共に、内燃機関５１→流量切替装置１→ヒーターコア５５→温度制御弁６３→内燃機関５１の順に循環する。これにより、内燃機関５１への冷却水の循環、および、ヒーターコア５５への冷却水の循環が開始される。
【０１３５】
その際、内燃機関５１およびヒーターコア５５には、流量切替装置１の半開状態では、少量の冷却水が循環し、流量切替装置１が全開状態になると、比較的多い量（以後、通常の量と呼ぶ）の冷却水が循環する（即ち冷却水が段階的に増加する）。これにより、内燃機関５１内の冷却水の温度が急低下することが防止されると共に、ヒーターの吹出口の空気温度が急上昇することが防止される。
【０１３６】
そして、この間、温度制御弁６３によって、内燃機関５１内の冷却水の温度が所定温度となるように、内燃機関５１→流量切替装置１→ラジエータ５３→温度制御弁６３→内燃機関５１の順に循環する冷却水の流量が制御される。
【０１３７】
＜流量切替装置１の開閉切替と内燃機関５１の内外の冷却水温度との関係＞
図７は、第２実施形態に係る内燃機関の冷却システム５０において、流量切替装置１の開閉切替時の内燃機関５１の内部の冷却水の温度Ｔinの変化と内燃機関５１の外部（例えば内燃機関５１の冷却水流出口５１ｄ付近）の冷却水の温度Ｔoutの変化を示した図である。図７中の温度Ｔ２は、図１０の温度Ｔ２を示す。なお、図７の縦軸は冷却水の温度であり、横軸は時刻である。
【０１３８】
図７では、内燃機関５１の作動中（例えば暖機運転中）において、時刻ｔ１で流量切替装置１が全閉状態から半開状態に切り替わり、時刻ｔ２で流量切替装置１が半開状態から全開状態に切り替わる。時刻ｔがｔ０≪ｔ＜ｔ１では、流量切替装置１は全閉状態であるので、内燃機関５１には冷却水は循環しない。そのため、内燃機関５１の内部の冷却水（内部に溜まった冷却水）の温度Ｔinは上昇し、内燃機関５１の外部の冷却水の温度Ｔoutは低い温度Ｔ３のままである。
【０１３９】
そして、時刻ｔ＝ｔ１で、流量切替装置１が全閉状態から半開状態に切り替わると、流量切替装置１に流れる冷却水の流量に応じて、内燃機関５１に冷却水が循環する。この状態（流量切替装置１の半開状態）では、流量切替装置１に流れる冷却水の流量は小さいので、内燃機関５１にも少ない流量の冷却水が流れる。これにより、時刻ｔがｔ１＜ｔ＜ｔ２では、内燃機関５１の内部の冷却水の温度ＴinはＴ１からＴ４（＞Ｔ２）に緩やかに低下すると共に、内燃機関５１内の冷却水が外部に流出されて、外部の冷却水の温度Ｔoutが上昇する。
【０１４０】
そして、時刻ｔ１から一定時間経過後の時刻ｔ２で、流量切替装置１が半開状態から全開状態に切り替わると、時刻ｔ＞ｔ２では、内燃機関５１に流れる冷却水の流量は、通常の流量まで増加する。そして、各温度Ｔin，outは平衡状態になって同じ温度になる。
【０１４１】
＜冷却システム５０の主要な効果＞
この実施形態では、内燃機関５１に流れる冷却水の流量を切り替える電磁弁として、第１実施形態の流量切替装置１を用いるので、流量切替装置１の開閉切替によって内燃機関５１に冷却水を流し始めるときに、内燃機関５１に流れる冷却水の流量を段階的に増加させることができる。
【０１４２】
これにより、内燃機関５１に冷却水を流し始めるときに、内燃機関５１に流れる冷却水の流量が急増することを防止でき、これにより、内燃機関５１に流れる冷却水の温度が急低下することを防止できる。
【０１４３】
これにより、例えば暖気運転中に、流量切替装置１から冷却水が流出開始しても、内燃機関５１に流れる冷却水の温度が急低下しないので、内燃機関５１の燃費の向上が低下することを防止できる。
【０１４４】
＜第２実施形態の変形例＞
第２実施形態では、流量切替装置１は、ラジエータ用循環回路５７における内燃機関５１の冷却水流出側に分岐点を介さずに配設されたが、そうする代わりに、ラジエータ用循環回路５７における内燃機関５１の冷却水流入側に分岐点を介さずに配設されてもよい（例えば温度制御弁６３とメカＷＰ６１との間に配設されてもよい）。
【０１４５】
また、第２実施形態では、ヒーターコア５５を備える場合で説明したが、ヒーターコア５５（従って、ヒーターコア用循環回路５７、第１分岐点Ｎ１および第２分岐点Ｎ２も）を省略しても構わない。
【０１４６】
≪第３実施形態≫
図８は、第３実施形態に係る内燃機関の冷却システムの構成概略図である。
【０１４７】
＜構成説明＞
第２実施形態では、流量切替装置１は、内燃機関５１に流れる冷却水の流量を切り替える電磁弁として用いられたが、この実施形態では、流量切替装置１は、ヒーターコア５５に流れる冷却水の流量を切り替える電磁弁として用いられる。
【０１４８】
以下では、第２実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、第２実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１４９】
この実施形態の冷却システム５０Ｂでは、図８に示すように、流量切替装置１は、ヒーターコア循環回路５９における第１分岐点Ｎ１とヒーターコア５５との間に配設される。換言すれば、ラジエータ用循環回路５９におけるヒーターコア５５の冷却水流入側に分岐点を介さずに配設される。
【０１５０】
この冷却システム５０Ｂの制御装置６７Ｂは、温度センサ６５の検出結果および外部からの制御信号（例えば運転者の運転操作に応じた各制御号Ｓ１およびヒーター操作に応じた各制御信号Ｓ２）に基づいて、内燃機関５１、メカＷＰ６１および流量切替装置１を制御する。
【０１５１】
制御装置６７Ｂは、内燃機関５１およびメカＷＰ６１に対しては、第２実施形態の制御装置６７の場合と同様に制御する。
【０１５２】
また、制御装置６７Ｂは、流量切替装置１に対しては、外部からのヒーター停止信号Ｓ２を受信すると全閉状態に切り替え、他方、外部からのヒーター開始信号Ｓ２を受信すると、流量切替装置１からの冷却水の流出を開始させる。
【０１５３】
より詳細には、制御装置６７Ｂは、流量切替装置１からの冷却水の流出を開始させる場合は、第２実施形態の場合と同様に、流量切替装置１を全閉状態から半開状態に切替制御し、一定時間経過後、全開状態に切替制御する。これにより、流量切替装置１からの冷却水の流出量を段階的に増加させて、ヒーターコア５５に流れる冷却水の流量を段階的に増加させる。
【０１５４】
＜冷却システム５０Ｂの主要な効果＞
この実施形態では、ヒーターコア５５に流れる冷却水の流量を切り替える電磁弁として、第１実施形態の流量切替装置１を用いるので、流量切替装置１の開閉切替によってヒーターコア５５に冷却水を流し始めるときに、ヒーターコア５５に流れる冷却水の流量を段階的に増加させることができる。
【０１５５】
これにより、ヒーターコア５５に冷却水を流し始めるときに、ヒーターコア５５に流れる冷却水の流量が急増して、ヒーターコア５５に流れる冷却水の温度が急上昇することを防止できる（即ち、ヒーターの吹出部の空気温度が急上昇することを防止できる）。
【０１５６】
＜第３実施形態の変形例＞
第３実施形態では、流量切替装置１は、ヒーターコア用循環回路５９におけるヒーターコア５５の冷却水流入側に分岐点を介さずに配設されたが、そうする代わりに、ヒーターコア用循環回路５９におけるヒーターコア５５の冷却水流出側に分岐点を介さずに配設されてもよい（例えば温度制御弁６３とヒーターコア５５との間に配設されてもよい）。
【０１５７】
≪付帯事項≫
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。
【０１５８】
また、第１から第３実施形態の何れかを組み合わせた発明についても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明に係る流量切替装置は、車両用エンジン等の内燃機関の冷却システムに循環する冷却水の流量を切り替える電磁弁として使用するのに適している。
【符号の説明】
【０１６０】
１  流量切替装置
３  ケース体
３ａ  内部空間
３ｂ  底面（一側の内側面）
３ｃ  流入孔
３ｄ  天井面（反対側の内側面）
３ｅ  流出孔
５  第１電磁弁
５ａ  第１弁体
５ｂ  第１開口部
５ｃ  第２開口部
５ｄ  主面（第１主面）
５ｅ  第１爪部
５ｆ  基部
５ｇ  係止部
５ｈ  第１電磁石
５ｉ  第１磁路部材
５ｊ  第１コイル
５ｋ  第１コイル収納凹部
５ｐ  第１対向面
７  第２電磁弁
７ａ  第２弁体
７ｄ  主面（第２主面）
７ｅ  第２爪部
７ｈ  第２電磁石
７ｉ  第２磁路部材
７ｊ  第２コイル
７ｋ  第２コイル収納凹部
７ｐ  第２対向面
９  第１バネ
１１  第２バネ
５０，５０Ｂ  冷却システム
５１  内燃機関
５３  ラジエータ
５５  ヒーターコア
６７，６７Ｂ  制御装置
Ｎ１  第１分岐点
Ｎ２  第２分岐点
【図１】
2013119893.tif 000003
【図２】
2013119893.tif 000004
【図３】
2013119893.tif 000005
【図４】
2013119893.tif 000006
【図５】
2013119893.tif 000007
【図６】
2013119893.tif 000008
【図７】
2013119893.tif 000009
【図８】
2013119893.tif 000010
【図９】
2013119893.tif 000011
【図１０】
2013119893.tif 000012