CN103097790A - 流体控制阀 - Google Patents

Abstract

具有：使流体流入的流入路；使流体流出的流出路；阀座；阀体，其通过与阀座抵接/分离而使流入路和流出路之间断开/连通；以及螺线管，其使通电产生的磁力作用在阀体上。构成为流入路贯穿螺线管的铁心而形成，铁心与流体在流入路处接触。

Description

流体控制阀

技术领域

本发明涉及一种流体控制阀，特别涉及一种控制车辆的冷却水的流动的流体控制阀。

背景技术

当前，在车辆上搭载有冷却装置，该冷却装置使用于冷却发动机等内燃机的冷却水在发动机等与冷却器之间循环。另外，在上述的冷却装置中，为了控制冷却水的温度，具有控制冷却水的流动的流体控制阀。

例如在专利文献1中公开了作为上述流体控制阀的电子控制恒温器。该专利文献1的电子控制恒温器具有热电偶，该热电偶具有使阀体进行开闭动作的活塞，将冷却器出口侧的冷却水的温度传递至热电偶的元件感温部，从而实现阀体的开闭。由此，无需具有用于检测冷却水温度的传感器等，即可进行阀体的开闭。

但是，在专利文献1的电子控制恒温器中，由发动机加热后的冷却水的热量从感温室散热，有可能导致热量不能充分地传递至元件感温部。在上述情况下，阀体的开闭延迟，因此不优选。

为了解决上述问题，还考虑将专利文献2的电磁阀用于流体控制阀。在专利文件2的电磁阀中，在线圈内部配置有可动铁心，通过向线圈通电使可动铁心移动，控制阀的开闭。因此，如果构成为根据流体温度控制向线圈的通电，则能够构成对流体温度变化的追随性好的流体控制阀。

专利文献1：日本特开2003－328753号公报

专利文献2：日本特开2002－340219号公报

发明内容

如上所述，如果使用专利文献2的电磁阀，则能够构成追随性好的流体控制阀。但是，如果为了产生磁力而向线圈施加电流，则从线圈产生热量，存在散热问题。如果为了对从线圈产生的热量进行散热而另外设置冷却装置，则导致流体控制阀的大型化及重量的增大，因此不优选。

另外，在将专利文献2的电磁阀用于针对冷却发动机等的冷却水的流量较多的流体的流体控制阀的情况下，需要对抗流体的较大压力而进行阀的开闭，另外，也要求高密封性。为此，考虑增大磁力，但在上述情况下，也需要将以线圈为首的其他构成部件增大，导致流体控制阀的大型化及重量的增大，因此不优选。

本发明就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于能够提供一种无需大型化即可应用于流量较多的流体的流体控制阀。

为了解决上述课题，本发明的流体控制阀设置在使流体在发动机和热交换器之间循环的循环流路中，该流体控制阀具有：使所述流体流入的流入路；使所述流体流出的流出路；阀座；阀体，其通过与所述阀座抵接/分离而使所述流入路和所述流出路之间断开/连通；以及螺线管，其使通过通电产生的磁力作用在所述阀体上，构成为所述流入路贯穿所述螺线管的铁心而形成，该铁心与所述流体在该流入路处接触。

通常，如果螺线管的线圈温度升高则电阻变大。因此，为了使高温状态下的螺线管产生与低温状态下的螺线管相同的磁力，需要增大施加的电流，增加线圈的匝数。但是，由于这些会导致消耗电力的增大或流体控制阀的大型化，因此不优选。因此，在上述结构中，将使流体流入至流体控制阀内部的流入路贯穿螺线管的铁心而形成，铁心与流体在该流入路处接触。由此，由线圈产生的热量易于外泄至流体中，从而能够抑制线圈的温度上升。因此，不会导致消耗电力的增大或流体控制阀的大型化，即可产生阀体的控制所需的磁力。

在本发明的流体控制阀的优选的一个实施方式中，所述阀座由所述铁心构成。

在该结构中，流入路贯穿螺线管的铁心而形成，阀座由铁心构成。因此，仅在阀体将流入路与流出路之间断开时，阀体与铁心抵接。因此，能够提高密封性。另外，流体的受压面积减小，因此能够减小作用在阀体上的磁力。由于磁力的大小依赖于螺线管的线圈匝数或施加的电流量，因此，如果能够减小磁力，则能够有助于节省电力或流体控制阀的小型化。

在本发明的流体控制阀的优选的一个实施方式中，从所述铁心的轴心方向观察，所述螺线管在外径方向上具有磁轭，所述铁心的所述阀体侧的端面与所述磁轭的所述阀体侧的端面相比，向所述阀体侧凸出。另外，在另一优选的实施方式中，在所述阀体的所述铁心侧的端面上设有与该铁心抵接的凸部。

在上述这些结构中，阀体仅与铁心抵接，能够将铁心作为阀座。

在本发明的流体控制阀的优选的一个实施方式中，从所述铁心的轴心方向观察，所述阀体在与所述阀座相比的外径方向上具有流路。

在本发明的流体控制阀的优选的一个实施方式中，所述螺线管通过通电产生磁束，该磁束作用在所述铁心和所述阀体上，所述铁心和所述阀体构成为通过与所述流体直接接触而进行冷却。

发明的效果

对于本发明的流体控制阀，即使在应用于流量较多的流体中的情况下，也无需使装置大型化。

附图说明

图1是表示使用本发明的流体控制阀的发动机冷却系统的示意图。

图2是本发明的流体控制阀的封闭状态的剖视图。

图3是本发明的流体控制阀的开放状态的剖视图。

图4是本发明的流体控制阀的柱塞的俯视图。

图5是本发明的流体控制阀的放大剖视图。

图6是本发明的流体控制阀的另一结构的放大剖视图。

具体实施方式

下面，使用附图，对本发明的流体控制阀进行说明。图1是表示使用本发明的流体控制阀的发动机冷却系统的示意图。发动机2中的冷却水（流体）的流出路具有2个系统，一个与冷却器3连接，另一个与加热芯6（本发明的热交换器的例子）连接。

冷却器3的流出路与恒温器阀5连接，恒温器阀5的流出路与水泵4连接。另外，水泵4的流出路与发动机2的流入路连接。通过这些流路，将由发动机2加热的冷却水输入至冷却器3，由冷却器3冷却，并经由恒温器阀5及水泵4回流至发动机2。

另一方面，在从发动机2向加热芯6的流路之间具有流体控制阀1。另外，加热芯6的流出路与恒温器阀5的另一个流入路连接。通过这些流路，将经由发动机2加热的冷却水经由流体控制阀1输入至加热芯6，在由加热芯6加热车室内的空气而冷却后，经由恒温器阀5及水泵4而回流至发动机2。

如上所述，本发明的流体控制阀1设置在从发动机2向加热芯6的流路中，用于控制冷却水向加热芯6侧的流出。本发明的流体控制阀1在没有产生冷却水液压的状态下闭阀，利用冷却水的液压而开阀，通过向流体控制阀1通电而维持闭阀状态。具体情况如下述进行动作。

在驾驶者操作点火钥匙等而启动发动机前，即水泵4动作前，向流体控制阀1进行通电。如上所述，流体控制阀1在没有产生冷却水液压的状态下是闭阀状态，但通过在闭阀状态下向流体控制阀1通电，从而即使产生液压，也能够维持闭阀状态。由此，冷却水不会流向加热芯6，从而能够更快地加热冷却水。另外，在冷却水的温度较低的情况下，恒温器阀5也闭阀，因此冷却水也不会流向冷却器3，从而能够使冷却水的温度更快地上升。如上所述，通过使冷却水的温度快速地上升，发动机油等的温度上升也加快，有助于改善燃油消耗。

然后，如果冷却水达到规定温度（暖机运转结束），则切断向流体控制阀1的电力。由此，利用冷却水的液压而流体控制阀1成为开阀状态，冷却水向加热芯6侧流出。

图2是本发明的流体控制阀1的剖视图。该流体控制阀11的壳体，以将第1壳体11相对于第2壳体12固定的方式构成。在第2壳体12的内部具有螺线管20。

螺线管20具有：铁心21、线轴22、线圈23、磁轭24。铁心21由铁或电磁钢等强磁性体形成，如图2所示为中空的圆筒形状，即形成为筒状。该铁心21的中空部分构成用于将冷却水导入至流体控制阀1内部的流入路31，并连接来自发动机2的流路。另外，该铁心21如后述所示，作为阀座起作用。

而且，设置有线轴22，在该线轴22上卷绕线圈23，铁心21插入至线轴22内侧，在与线轴22相比的径向外侧具有磁轭24。作为磁轭24的材料使用铁或电磁钢等。

通过向该线圈23供给来自电源（未图示）的电力，螺线管20产生磁性（磁束）。产生的磁性从铁心21经由柱塞13流向磁轭24。因此，作为阀体的柱塞13（后述）被构成阀座的铁心21拉拽，即使产生冷却水的液压，流体控制阀1也能够维持闭阀状态（流入路31和流出路32之间为隔断状态）。此外，本发明的流体控制阀1在没有产生冷却水的液压的状态（初始状态）下是闭阀状态，螺线管20是用于在即使产生液压后也维持闭阀状态的装置，因此，与利用螺线管20的磁力从开阀状态转换至闭阀状态的流体控制阀相比，可以使线圈23等构成螺线管20的部件更小。

通常，如果线圈23的温度上升则电阻增大。因此，为了使高电阻的线圈23与低电阻的线圈23的磁力相同，需要增大流向高电阻的线圈23的电流，或者增加高电阻的线圈23的匝数，从而导致消耗电力的增大或螺线管20的大型化，因此不优选。作为解决上述这些问题的方法，考虑对线圈23进行冷却。因此，在本实施方式中，如上所述，在铁心21的内部形成有流入路21。而且，不对利用树脂等覆盖的铁心21的至少内壁面（流入路31的壁面）进行覆盖，使铁心21的材质本身与冷却水接触。由此，线圈23通电时产生的热量容易经由铁心21而传递至流经流入路31的冷却水中。因此，能够防止线圈23的温度上升。

第1壳体11以下述方式构成，即，使中空的第1筒状部11a和中空且与第1筒状部11a相比具有较大的半径的第2筒状部11b，以各自的轴心一致的方式一体形成。在将第1壳体11和第2壳体12固定的情况下，将第2筒状部11b固定在第2壳体12上。此外，第1筒状部11a的中空部构成使冷却水向流体控制阀1的外部流出的流出路32，流出路32与恒温器阀5的流入路连接。

另外，第2筒状部11b的内部（中空部）具有柱塞13和预紧弹簧14，该柱塞13作为阀体而由铁等磁性体构成，该预紧弹簧14将柱塞13向铁心21侧预紧。柱塞13作为阀体起作用，因此为了提高柱塞13的铁心21侧的面（下面简称为底面）与铁心21的密接性而对柱塞13进行研磨。在冷却水的液压较小时，作为阀体的柱塞13与作为阀座21a的铁心21的柱塞13侧的端面抵接，流体控制阀1成为闭阀状态（参照图2）。此外，在柱塞13成为铁心21的上侧的姿态下而使用流体控制阀1的情况下，利用柱塞13的自重使柱塞13与铁心21抵接，因此，也可以不设置预紧弹簧14。

另一方面，如果冷却水的液压超过预紧弹簧14的推力，则柱塞13利用液压而向从铁心21分离的方向移动，柱塞13和铁心21的抵接状态被解除。此时，柱塞13的第1壳体11侧的面与移动限制部11c抵接，该移动限制部11c设置在第2筒状部11b的与柱塞13相对的内壁面上并向柱塞13侧凸出。由此，柱塞13的上表面不与第2筒状部11b的内壁面抵接，而是位于具有一定间隔的位置处。

如图4所示，本实施方式中的柱塞13在与铁心21的半径相比的径向外侧具有4个流路13b。因此，如果柱塞13利用冷却液的液压而向从铁心21分离的方向移动，则如上所述，柱塞13位于与第2筒状部11b的内壁面相距一定距离的位置处，流入路31和流出路32经由流路13b而成为连通状态（开阀状态）。即，如果柱塞13向从铁心21分离的方向移动，则流体控制阀1成为开阀状态。

如上所述，通过在作为阀体的柱塞13上形成流路13b，无需在柱塞13的径向外侧设置流路，因此能够实现流体控制阀1的小型化。

另外，如图4所示，4个流路13b在俯视观察下在与铁心21相比的外径方向的同一圆周上以相同间隔（均等）形成。因此，冷却水的液压均匀地施加在柱塞13的底面（铁心21侧的面）上。由此，即使在冷却水的液压发生脉动的情况下，柱塞13的姿态仍然稳定，从而能够降低柱塞13的引导部13a的磨损，抑制由柱塞13与铁心21的接触而引起的异响的产生。

此外，在本实施方式中，利用孔形成流路13b，但也可以利用切口形成。另外，流路13b的截面积的大小可以基于冷却水的流量或作用在柱塞13上的磁力的强度等而进行适当变更。而且，流路13b的数量或截面积形状也可以适当变更。此外，如上所述，由螺线管20产生的磁性从铁心21经由柱塞13流向磁轭24。考虑到这方面，优选使磁性（磁束）通过这些部件的截面积相同，或使截面积按照铁心21、柱塞13、磁轭24的顺序增大。

因此，如果考虑磁性沿铁心21的轴心方向流过铁心21，沿柱塞13的外径方向流过柱塞13，则优选以下述方式确定流路13b的大小，即，与铁心21的沿轴心方向观察时的截面积（铁心21与柱塞13抵接的面积）相比，以柱塞13的轴心为中心且穿过流路13b的圆中最小半径的圆，其圆周位置处的除了柱塞13的流路13b以外的部分的截面积更大。其中，柱塞13的圆周位置处的除了柱塞13的流路13b以外的部分的截面积，是指使从该圆的圆周长度去除穿过流路13b内部的部分而剩下的长度、与柱塞13的厚度相乘而得到的值。

另外，在本实施方式中，磁轭24在柱塞13的轴心方向上，位于与柱塞13相对的位置处，但柱塞13不与磁轭24接触。因此，从磁性的流动这方面考虑，优选使柱塞13的与磁轭24相对的部分的面积增大。因此，在本实施方式中，以使柱塞13的与磁轭24相对的部分的面积大于或等于柱塞13的与铁心21相对的部分的面积的方式，确定流路13b的开口形状。

如上所述，通过使磁性的流动高效化，能够减小螺线管20所产生的磁力，实现施加在螺线管20上的电流的小电力化，能够有助于线圈的匝数的减少而实现小型化。

图5是本实施方式中的流体控制阀1的放大剖视图。如图所示，在柱塞13的外周部上形成沿与螺线管20的相反方向（图中上方向）直立设置的引导部13a。该引导部13a与第1壳体11或第2壳体12的内壁相接。因此，在柱塞13移动时，柱塞13成为与第1壳体11或第2壳体12的内壁接触的状态。由此，柱塞13的移动的姿态稳定，能够避免阀杆等的动作不良。此外，引导部13a不是必须在柱塞13的外周部直立设置，也可以使柱塞13的外周面作为引导部13a起作用。

另外，如图5所示，在本实施方式中，使铁心21的柱塞13侧的端面与磁轭24的柱塞13侧的端面相比向柱塞13侧凸出。如果如上述构成，则在利用预紧弹簧14的推力或螺线管20的磁力而将柱塞13向铁心21侧预紧或吸附时，柱塞13仅与铁心21抵接。在该结构中，仅铁心21的柱塞13侧的端面成为阀座21a。由此，提高密封性，并且，能够减小来自冷却水的受压面积。受压面积减小是指从冷却水受到的力减小，能够减小与该力相对抗的磁力。即，减小来自冷却水的受压面积，能够减少线圈23的匝数，因此，能够有助于流体控制阀1的小型化。

另外，如图6所示，也可以使铁心21的柱塞13侧的端面与磁轭24的柱塞13侧的端面处于大致相同的位置，在柱塞13的底面上形成向铁心21侧凸出的凸部13c。利用上述结构，与图5同样地，仅铁心21的柱塞13侧的端面成为阀座21a，从而也能够有助于提高密封性和实现流体控制阀的小型化。

该凸部13c具有至少与流入路31的截面积相比较大的截面积。特别地，如果将铁心21的轴心作为中心，使凸部13c形成为具有与铁心21相同程度的半径的圆盘状，则能够减小来自冷却水的受压面积，能够通过较小的磁力提高密接性，能够使螺线管20较小地构成，因此优选。

并且，也可以在使铁心21与磁轭24的位置关系如图5所示构成的基础上，在柱塞13的底面上形成凸部13c。

【其它实施方式】

在上述实施方式中，构成为铁心21的柱塞13侧的端面成为阀座21a，但也可以在铁心21的柱塞13侧的端面上另设阀座。在上述情况下，在阀座上也形成与形成在铁心21上的流入路连通的流路。

工业实用性

本发明可以适用于对车辆的冷却水或油等的流体进行控制的流体控制阀。

标号的说明

1流体控制阀

2发动机

6加热芯（热交换器）

13柱塞（阀体）

13c凸部

20螺线管

21铁心

21a阀座

24磁轭

31流入路

32流出路

Claims (6)

1.一种流体控制阀，其设置在使流体在发动机和热交换器之间循环的循环流路中，

该流体控制阀具有：

使所述流体流入的流入路；

使所述流体流出的流出路；

阀座；

阀体，其通过与所述阀座抵接/分离而使所述流入路和所述流出路之间断开/连通；以及

螺线管，其使通过通电产生的磁力作用在所述阀体上，

构成为所述流入路贯穿所述螺线管的铁心而形成，该铁心与所述流体在该流入路处接触。

2.根据权利要求1所述的流体控制阀，其中，

所述阀座由所述铁心构成。

3.根据权利要求1或2所述的流体控制阀，其中，

从所述铁心的轴心方向观察，所述螺线管在外径方向上具有磁轭，

所述铁心的所述阀体侧的端面与所述磁轭的所述阀体侧的端面相比，向所述阀体侧凸出。

4.根据权利要求1或2所述的流体控制阀，其中，

在所述阀体的所述铁心侧的端面上设有与该铁心抵接的凸部。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的流体控制阀，其中，

从所述铁心的轴心方向观察，所述阀体在与所述阀座相比的外径方向上具有流路。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的流体控制阀，其中，

所述螺线管通过通电产生磁束，该磁束作用在所述铁心和所述阀体上，

所述铁心和所述阀体构成为，通过与所述流体直接接触而被冷却。

Images