CN102859243A

CN102859243A - 流体控制阀装置

Info

Publication number: CN102859243A
Application number: CN2011800209878A
Authority: CN
Inventors: 草壁史登
Original assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Current assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: US9464727B2; BR112012022772A2; EP2565505A1; CN102859243B; JP2011231856A; US20160356203A1; US10364736B2; WO2011135883A1; EP2565505B1; BR112012022772B1; US20120319028A1; JP5164281B2; EP2565505A4

Abstract

本发明提供一种流体控制阀装置，在包含流体控制阀的流体通路系统中，尽可能地减少压力损失，由此，将用于使流体流通的压力设定为最小限度，不导致装置整体大型化而能够确保必要流量。本发明的流体控制阀装置，使相对于阀轴（L）以规定角度倾斜并形成上游侧的流体通路的上游侧管（17）面向上游侧室（11）设置，该上游侧室（11）形成在阀部（12）的上游侧，该阀部（12）在阀壳体（10）内具有阀座（13）及阀体（14），并且可开闭流体通路，其中，在所述上游侧室的壁面一体地设有突出部（20），其通过向所述上游侧室内突出而对从所述上游侧管流入的流体以使其向所述阀部顺畅地流动的方式进行整流并引导。

Description

流体控制阀装置

技术领域

本发明涉及在例如机动车用内燃机（以下，称为汽车用发动机）的冷却装置中，适用于根据冷却水温度来切换控制冷却水的流动的恒温阀装置等的流体控制阀装置。

背景技术

例如在汽车用发动机中，为了对其进行冷却，通常使用有如下的水冷式冷却装置，该水冷式冷却装置使用有散热器。以往，在这样的冷却装置中，以能够控制导入到发动机的冷却水的温度的方式使用有如下的恒温阀装置，其为了对在散热器侧循环的冷却水量进行调节而使用有热膨胀体。

即，将使用有热膨胀体的恒温阀装置夹装在冷却水通路的一部分、例如发动机的入口侧，在冷却水温度低的情况下，将该控制阀关闭，不经由散热器而经由旁通路使冷却水循环，另外，在冷却水温度变高的情况下，若打开控制阀，使冷却水通过散热器后循环，则将冷却水的温度控制成所希望的状态。

作为这样的恒温阀装置，以往公知有各种构造，例如公知有专利文献1所示的构成。

对其进行简单说明，该恒温阀装置为了解决了如下的问题点，即，由于该装置的配设位置在发动机冷却系统中与自散热器的冷却水通路、自发动机出口部的旁通路、到达发动机入口侧的通路这样的流体的合流部碰抵，或由此产生的冷却水的流动的紊乱、冷却水温度的不均等，使得面向流体通路中设置的恒温器感温部的温度检测不可靠等的问题点，在流体通路中途，在设有恒温器感温部的壁面形成凹凸部，使流体可接触地旋转、搅乱，将冷却水温度均一化。

专利文献1：（日本）实开平2－11289号公报

但是，在上述专利文献1等的现有的恒温阀装置中，在设有该恒温阀装置的流体通路中，不能够避免由于流体流动的紊乱而引起的压力损失，为了确保规定的供给流量，需要使流体的压送压力增大，产生泵等压送装置大型化，装置整体大型化等实际应用上的不良情况。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而设立的，其目的在于提供一种流体控制阀装置，在包含流体控制阀的流体通路系统中，能够尽可能地减少压力损失，由此，将用于使流体流通的压力设定为最小限度，不使装置整体大型化而确保必要的流量。

为了实现上述目的，本发明第一方面的流体控制阀装置，使相对于阀轴以规定角度倾斜并形成上游侧的流体通路的上游侧管面向上游侧室设置，所述上游侧室形成在阀部的上游侧，所述阀部在阀壳体内具有阀座及阀体并且可开闭流体通路，其中，在所述上游侧室的壁面的一部分一体地设有突出部，其通过向所述上游侧室内突出而对从所述上游侧管流入的流体以使其向所述阀部顺畅地流动的方式进行整流并引导。

在此，上述阀壳体内的上游侧室形成为大致半球圆顶状的容积空间，来自与上游侧室连接的上游侧管的流体通过该上游侧室内，经由作为阀部的阀座和阀体的通路流向下游侧。

本发明第二方面的流体控制阀装置，在第一方面的基础上，突出部设于与上游侧管所面对的位置相对的位置。

本发明第三方面的流体控制阀装置，在第一或第二方面的基础上，形成于阀壳体的上游侧室的壁面的突出部以如下的形状形成，即，在包含所述上游侧管的轴线的竖直截面中，露出于壁面的表面大致呈圆弧状。

本发明第四方面的流体控制阀装置，在第一～第三方面中的任一方面的基础上，突出部设置在所述阀壳体中的上游侧室的壁面中，在绕所述阀轴的周向上除了连接有所述上游侧管的开口端所处的角度范围之外的任一位置。

根据以上说明的本发明的流体控制阀装置，在冷却水从上游侧管流入的阀壳体内的上游侧室的壁面设置突出部，将冷温水等流体向阀部引导并整流，故而虽然为简单的构造，但能够减少在扩张的通路的压力损失，使阀周围的流量分布均一化。另外，根据本发明，无需如以往那样地设置引导板，也无需确保用于该引导板的空间，对于阀壳体、管等无需复杂的形状加工。

即，根据本发明，将在流体通路中流动的流体的流动顺畅地整流并引导，能够利用壳体形状的细微改变来防止在流体通路中的压力损失的增加，由该压力损失的减小，也使流体循环所需的水压也能够减小，由此，不使装置整体大型化，能够确保必要的流量，另外，作为结果，能够减小系统整体的压力损失，故而具有泵等压送装置能够小型化的各种优良效果。

另外，根据本发明，由于将突出部的表面形成为圆弧状，故而流入阀壳体的上游侧室内的流体沿圆弧状的表面顺畅地流动，与此同时，在非突出部分确保流体可流入的空间，在流体的流动去处上具有自由度，故而能够抑制水阻力，由此，能够降低压力损失。

根据本发明，通过将突出部的圆弧状表面靠近阀壳体中央部设置，能够形成为从上游侧管的流入部经由突出部表面流动至阀部的流体的通路顺畅且流体顺畅地流动的最佳形状。

另外，根据本发明，作为阀壳体中的上游侧室的壁面上的设置突出部的位置，只要是避让开与连接有上游侧管的开口端对应的位置的位置，则可以为任意位置，在设计上有较大的自由度，并且其效果显著。另外，由于对这样的突出部的位置的制约小，故而上游侧管相对于阀壳体向所述阀轴的左右两侧偏芯安装时，自由度大，能够发挥其效果。

附图说明

图1是表示作为本发明的流体控制阀装置的恒温阀装置的一实施方式的示意剖面图；

图2是图1的恒温阀装置的示意立体图；

图3是表示图1、图2的恒温阀装置中的阀壳体的示意立体图；

图4（a）、（b）是表示将图3的阀壳体以该图中的IV－IV线剖切后向背面侧倾斜的状态的示意立体图；

图5（a）是用于说明恒温阀装置开阀时的流体的流动的示意剖面图，（b）是用于说明现有构造中的流体的流动的示意剖面图；

图6（a）、（b）是用于说明作为本发明的特征的突出部在阀壳体中的上游侧室的壁面的配设位置的说明图；

图7（a）是用于说明作为本发明的特征的突出部的形成状态的说明图，（b）～（d）是（a）的A部详细图，是用于说明突出部表面的形成位置的说明图。

标记说明

1：恒温阀装置（流体控制阀装置）

10：阀壳体

11：上游侧室

12：阀部

13：阀座

14：阀体

15：恒温器组件（阀组装体）

17：上游侧管

18：开口端

20：突出部

22：突出部上端

L：阀轴

具体实施方式

图1～图4表示本发明的流体控制阀装置的一实施方式，在该实施方式中，对适用于在内燃机的冷却装置中进行冷却水的流路切换的恒温阀装置的情况进行说明。

在附图中，标记1是构成汽车用发动机的冷却装置的恒温阀装置，该恒温阀装置1未被图示，在使发动机冷却水在发动机与散热器之间循环的发动机冷却系统中，配置在发动机入口部，进行如下的流路切换，即，在冷却水温度高时，使来自散热器的冷却水向发动机入口部流通，在冷却水温度低时，使来自发动机出口部的冷却水向发动机入口部旁通而环流。

在图1、图2中，标记10为阀壳体，在其内部形成流入有自散热器的上游侧的冷却水的上游侧室11，在该阀壳体的下侧形成作为可开闭流体通路的阀部12的阀座13，并且通过使阀体14相对于该阀座13进退动作而进行开阀、闭阀动作。

在此，图中的标记15是作为阀组装体的恒温器组件，其将阀体14可进退动作地保持，并且组装有恒温器感温部、用于使阀体14移动的活塞、复位弹簧等而构成，根据恒温器感温部面对的下游侧室内的冷却水温度进行如下的动作控制，即，在冷却水温度高时，通过活塞使阀体14向开阀方向动作，在冷却水温度低时，进行闭阀。另外，这样的恒温阀的动作如公知的那样，在此省略其具体的说明。

另外，在该实施方式中，虽然省略了图示，但显然，与上述专利文献1的装置同样地，在阀壳体10的下侧组装有与向发动机入口部的流体通路和自发动机出口部的旁通路连接的装置壳体，安装在汽车用发动机等的规定位置。

上述阀壳体10的上侧部分以呈大致半球圆顶状的方式形成，在其内部形成有大致相同形状的上游侧室11。在该上游侧室11一体地设有相对于所述阀部12的中心轴即阀轴L以规定角度倾斜的上游侧管17。该上游侧管17在发动机冷却系统中与散热器连接，将被散热器冷却后的冷却水经由该恒温阀装置有选择地向发动机入口部供给。

根据本发明，在上述上游侧室11的壁面的周向的一部分、即在该实施方式中通过连接上游侧管17而与作为向上游侧室11的流入口的开口端18相对的部分，一体地设有突出部20，该突出部20通过向上游侧室11内突出，对从上述上游侧管17流入的流体以使其向所述阀部12的阀座13、阀体14构成的流体通路（间隙通路）顺畅地流动的方式进行整流并引导。

在此，在本实施方式中表示了如下的情况，突出部20形成为将圆柱状部件从半球状圆顶的外侧进行抵压的形状，由此通过向上游侧室11半圆柱状地突出而形成。即，将在阀壳体10的上游侧室11的壁面形成的突出部20以在包含上游侧管17的轴线的竖直截面中，露出于壁面的表面呈大致圆弧状这样的形状形成。

在图1中，标记21表示未设有该突出部20的现有的圆顶形状的情况。另外，图2中的标记20a是在阀壳体10中与突出部20对应的凹部。

根据上述的恒温阀装置1，在从上游侧管17流入冷却水的阀壳体10内的上游侧室11的壁面设有突出部20，将冷却水等流体朝向阀部12中的阀座13、阀体14间的流体通路（间隙通路）整流并引导，故而虽然为简单的构造，但能够减小在该装置1中的扩张、缩窄的流体通路中的压力损失，能够将阀部周围的压力分布均一化。

另外，根据本发明，无需以往那样的用于引导流体而设置的引导板，也无需用于其设置的空间，另外，无需复杂的形状加工。

换言之，根据本发明的恒温阀装置1，由图5（a）、（b）的差异可知，能够将在流体通路中流动的流体的流动尽可能流畅地整流并引导，由此，能够利用阀壳体10形状的细微变更来实现流体通路内的压力损失的降低，也能够通过该压力损失的降低来减小使流体循环所需的流体压力，其结果，能够不将装置整体大型化而确保必要的流量，作为结果，能够减小系统整体的压力损失，故而能够实现泵等压送装置的小型化。

另外，在本发明的恒温阀装置1中，由于将突出部20的表面形成为圆弧状，故而流入阀壳体10的上游侧室11内的流体沿圆弧状的表面顺畅地流动，与此同时，在非突出部分确保流体可流入的空间，在流体的流动去处上具有自由度，故而能够抑制水阻力，由此能够降低压力损失。

另外，在该实施方式中，对为半圆柱形状的突出部20的情况进行了说明，但本发明不限于此。

即，在上游侧室11设置分隔板或以研钵（すり鉢）形状形成上游侧室内的壁面的情况下，流体的流动变得复杂，不能够降低压力损失，但在例如将上游侧室11的内壁面的一部分形成为以沿上游侧管的内面的平面形状形成的突出部、具有适当的曲率的圆弧面构成的突出部、半球状的突出部等具有适当形状的突出部的情况下，也能够实现与上述实施方式大致相同或同等以上的压力损失的降低，可发挥所希望的作用效果。

本发明的申请人通过实验确认基于上述各种形状的突出部的作用效果。

例如作为上述实验结果，若将上游侧室11形成为研钵状，则可通过实验来确认，由于冷却水的流动的自由度极少，压力损失反而变大。

图6（a）、（b）是用于说明将作为本发明的特征的突出部20设置在阀壳体10的上游侧室11内的周向的任一位置是否理想的图。

本发明的申请人通过各种尝试法和实验，利用实验确认将突出部20设置在所述阀壳体10中的上游侧室11的壁面中，绕所述阀轴L在除了连接有所述上游侧管17的开口端18所处的角度范围α之外的周向的任一位置（图中的β所示的角度范围）为好。

即，作为阀壳体10中的上游侧室11的壁面上的设置突出部20的位置，只要是将与连接有上游侧管17的开口端18对应的位置避让开的位置，则可以是任意位置，设计上的自由度大，并且其效果显著。这是因为，在图6（b）中，虽然流入的流体通过与突出部20的表面冲突而使流体绕入流动，但能够确保其空间，能够确保顺畅地流动。

另外，根据这样的突出部20，由于对其设置的位置的制约小，故而根据恒温阀装置1相对于阀壳体10的组装位置等的理由，在上游侧管17相对于阀壳体向所述阀轴L的左右两侧偏芯安装时，自由度较大，可发挥其效果。

图7用于说明突出部20的圆弧状表面和各部的位置关系。

即，在上游侧室11的壁面，作为突出部20的圆弧状表面，其突出部上端22向阀壳体10的中央部靠近至作为阀部12的中心轴的阀轴L和阀壳体10中的上游侧室11的壁面的连接有上游侧管17的开口端18相交的位置。

即，能够通过该突出部20的圆弧状表面的位置而使上游侧管17的直径和阀部12的向开口径的扩张顺畅，但在将来自管17的流入口的直径牺牲的图7（d）所示的位置，突出部20的圆弧状表面不过多地干涉流体的流动。另外，在不牺牲流入口直径但突出量小的图7（b）所示的位置，圆弧状表面不对流入流体产生影响，故而不将流体引导至阀部12的阀座13、阀体14之间的流体通路（间隙通路），不能够得到顺畅的流动。

包含该方面在内进行探讨，若设定为图7（c）所示的位置，则从管17的流入口经由突出部20至阀部12的阀座13、阀突14之间的流体通路（间隙通路）的流体的流动变得顺畅（由图5（a）、（b）的比较可明了），流体顺畅地流动。

在此，在上述图7（b）～（d）中，最好的方式为图7（c），比图7（b）所示地虽然不牺牲流体的流入口（上游侧管17的开口端18）的直径但突出量小的构成，图7（d）所示地牺牲流入口的直径的构成更有效果。显然，图7（b）、（d）所示的结构也能够得到通过设置半圆柱状等突出部20而实现的效果。另外，图7（b）～（d）的形状产生的效果能够依次以最有效的（c）、（d）的形状、（b）的形状来实现。

因此，根据这样的构成，通过将突出部20的圆弧状表面靠近阀壳体10的中央部设置，能够形成为使从上游侧管17的流入部经由突出部20的表面流动至阀部12的阀座13、阀体14间的流体通路（间隙通路）的流体的通路顺滑且使流体顺畅地流动的最佳形状。

另外，显然，本发明不限于上述实施方式说明的构造，也可以将构成恒温阀装置1等这样的流体控制阀装置的各部的形状、构造等适当地变形、变更。

另外，本发明不限于用于上述实施方式说明的内燃机的冷却装置的恒温阀装置1，只要是控制各种流体的流体控制装置则可以适用。

Claims

1.一种流体控制阀装置，使相对于阀轴以规定角度倾斜并形成上游侧的流体通路的上游侧管面向上游侧室设置，所述上游侧室形成在阀部的上游侧，所述阀部在阀壳体内具有阀座及阀体并且可开闭流体通路，其特征在于，

在所述上游侧室的壁面的一部分一体地设有突出部，该突出部通过向所述上游侧室内突出而对从所述上游侧管流入的流体以使其向所述阀部顺畅地流动的方式进行整流并引导。

2.如权利要求1所述的流体控制阀装置，其特征在于，

所述突出部设于与所述上游侧管所面对的位置相对的位置。

3.如权利要求1或2所述的流体控制阀装置，其特征在于，

形成于所述阀壳体的上游侧室的壁面的突出部以如下的形状形成，即，在包含所述上游侧管的轴线的竖直截面中，露出于壁面的表面大致呈圆弧状。

4.如权利要求1～3中任一项所述的流体控制阀装置，其特征在于，

所述突出部设置在所述阀壳体中的上游侧室的壁面中，在绕所述阀轴的周向上除了连接有所述上游侧管的开口端所处的角度范围之外的任一位置。