CN107110000A - 制冷剂控制阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使随着内燃机的制冷剂的温度上升而打开的故障安全机构适当地打开的制冷剂控制阀装置。在阀体形成有控制从流入口向排出口输送的制冷剂的主控制阀、以及控制从流入口向感温室输送的制冷剂的感温控制阀。具备故障安全机构，该故障安全机构在感温室的制冷剂的温度超过设定值的情况下打开，从而将感温室的制冷剂向排出口供给。在主控制阀处于将排出口封闭的封闭姿势的情况下，将感温控制阀设定为打开姿势，在主控制阀处于将排出口打开的打开姿势的情况下，将感温控制阀设定为封闭姿势。

Description

制冷剂控制阀装置

技术领域

本发明涉及一种制冷剂控制阀装置，该制冷剂控制阀装置在形成有供来自内燃机的制冷剂流入的流入口以及送出制冷剂的排出口的阀壳收纳旋转式的阀体，在制冷剂的温度上升而超过设定值的情况下，将内部的制冷剂强制性地向排出口排出。

背景技术

作为如上述那样构成的制冷剂控制阀装置，在专利文献1中示出了如下技术：具备主阀，该主阀具有供发动机的水套的制冷剂(冷却水)流入的开口和主排出部，并控制从开口向主排出部流动的制冷剂。在该技术中，形成有从开口经由副室部与迂回流路而向主排出部输送制冷剂的流路，在使制冷剂从副室部向迂回流路流动的流路中具备故障安全用阀。

在该专利文献1的技术中，即使在主阀处于关闭的状态下，故障安全用阀也随着制冷剂的温度上升而打开，从而能够将来自开口的制冷剂向主排出部排出。

在专利文献2中，示出了如下技术：在壳体的内部自由旋转地收纳有底筒状的旋转滑动件，通过使壳体与旋转滑动件的流通口相吻合，从而将来自壳体外部的制冷剂向旋转滑动件的内部供给，并借助泵向外部送出。在该技术中，在与壳体的流通口邻接的位置具备恒温阀，并形成有从该恒温阀经由壳体的外周与旋转滑动件的内周的间隙而向泵供给流体的流路。

在该专利文献2的技术中，即使在处于制冷剂不向旋转滑动件的内部流动的相位的情况下，恒温阀也随着制冷剂的温度上升而打开，从而能够将制冷剂输送至泵并使其循环。

专利文献1：日本特开2013-238155号公报

专利文献2：日本特表2012-519800号公报

这种阀装置具有：控制制冷剂(冷却水)的流动的阀体；以及基于对制冷剂的温度进行测量的温度传感器的检测结果来控制阀体的致动器。因此，在像内燃机的启动紧后那样制冷剂的温度不足设定值的情况下，进行阻止制冷剂的循环而谋求暖机的控制，在制冷剂的温度超过设定值的情况下，执行使制冷剂经由散热器循环从而进行制冷剂的温度管理的控制。

另外，具备故障安全机构，在因致动器等的故障而使得阀装置被固定为阻止制冷剂循环的状态的情况下，该故障安全机构随着制冷剂的温度上升而打开从而允许制冷剂的流动，以便抑制内燃机的过热。此外，故障安全机构在专利文献1中作为故障安全用阀而被示出，在专利文献2中作为恒温阀而被示出。

然而，在专利文献1与专利文献2的任一技术中，均在朝向阀装置供给的制冷剂所始终接触的位置配置有故障安全机构。因此，例如即便在阀装置的阀体已经打开而将制冷剂向散热器供给的状况下，在制冷剂的温度进一步上升时，也存在故障安全机构打开的情况。另外，即使在暖机时与故障安全机构接触的制冷剂的温度暂时上升的情况下，也考虑故障安全机构打开的情况，由此从内燃机的温度管理的观点出发，存在改善的余地。

因此，希望提供一种对使用制冷剂的内燃机适当地进行温度管理的制冷剂控制阀装置。

发明内容

本发明的特征在于，制冷剂控制阀装置具备：阀壳，该阀壳形成有供来自内燃机的制冷剂流入的流入口以及送出制冷剂的排出口；旋转式的阀体，该阀体在上述阀壳的内部以旋转轴心为中心自由旋转地配置；以及故障安全机构，在来自上述内燃机的制冷剂的温度超过设定值的情况下，该故障安全机构能够经由旁通流路而向上述排出口送出制冷剂，上述阀体构成为配置有控制制冷剂向上述排出口的供排的主控制阀以及控制制冷剂向收纳有上述故障安全机构的感温室的供排的感温控制阀，并且使上述主控制阀与上述感温控制阀一体旋转，该阀体在上述主控制阀处于将上述排出口封闭的封闭姿势的情况下，将上述感温控制阀设定为打开姿势，在上述主控制阀处于将上述排出口打开的打开姿势的情况下，将上述感温控制阀设定为封闭姿势。

根据该结构，在阀体的主控制阀处于封闭姿势的情况下，感温控制阀被设定为打开姿势，因此能够使阀壳内部的制冷剂与故障安全机构直接接触，能够随着温度上升而将故障安全机构打开。另外，在主控制阀处于打开姿势的情况下，感温控制阀被设定为封闭姿势，因此不使阀壳内的制冷剂与故障安全机构直接接触，例如即使在阀壳的内部的制冷剂的温度暂时上升的情况下，也抑制故障安全机构打开的不良状况。并且，即使在感温室的温度暂时上升，故障安全机构被切换为将制冷剂向排出口送出的状态的情况下，由于未向感温室供给制冷剂，所以也不会引起制冷剂从排出口过度地送出的不良状况。因此，提供一种对使用制冷剂的内燃机适当地进行温度管理的制冷剂控制阀装置。

作为另一特征结构，也可以构成为，上述故障安全机构构成为具有热感知体的恒温型机构，其中热感知体在上述制冷剂的温度不足设定值的情况下借助开闭阀将上述旁通流路关闭，在制冷剂的温度超过设定值的情况下通过热膨胀从而借助上述开闭阀将上述旁通流路打开。

由此，能够利用热感知体在制冷剂的温度超过设定值的情况下膨胀这一简单的现象而将开闭阀打开。

作为另一特征结构，也可以构成为，在上述主控制阀处于封闭姿势的情况下，上述感温控制阀在与上述感温室对置的位置打开。

由此，在主控制阀处于封闭姿势的情况下，能够由处于打开姿势的感温控制阀从相对于感温部接近的位置直接对该感温部供给制冷剂。由此，能够以反映为制冷剂的温度上升的方式将开闭阀打开。

附图说明

图1是表示冷却系统的结构的图。

图2是表示阀装置的整体结构的立体图。

图3是将主控制阀封闭的状态下的阀装置的纵剖视图。

图4是将主控制阀封闭的状态下的阀装置的横剖视图。

图5是将主控制阀打开的状态下的阀装置的纵剖视图。

图6是将主控制阀打开的状态下的阀装置的横剖视图。

图7是密封机构的剖视图。

图8是阀装置的分解立体图。

图9是另一实施方式的阀装置的纵剖视图。

图10是另一实施方式的阀装置的横剖视图。

图11是另一实施方式的密封机构的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

〔基本结构〕

如图1所示，具备将作为内燃机的发动机1的冷却水(制冷剂的一个例子)供给至散热器2的阀装置V(制冷剂控制阀装置的具体例子)，并且具备使来自散热器2的冷却水返回至发动机1的水泵3(在该图中简述为W/P)，从而构成发动机的冷却系统。

该冷却系统以如下方式发挥功能：基于对发动机1的内部的冷却水的温度(水温)进行测量的水温传感器的测量结果来控制阀装置V，并通过该控制来设定在发动机1与散热器2之间循环的冷却水的水量。即，在像发动机1的启动紧后那样需要进行暖机的情况下，停止从发动机1朝向散热器2的冷却水的供给，并且在暖机后，以适当维持发动机1的温度的方式进行设定冷却水(制冷剂)的流量的控制。

〔阀装置〕

如图2～4以及图8所示，阀装置V具备：树脂制的阀壳10；旋转式的树脂制的阀体20；设定阀体20的旋转姿势的姿势设定单元30；以及在冷却水的温度超过设定值的情况下打开的故障安全机构40。并且，该阀装置V在阀体20与作为排出口D的排出筒12的内端之间具备密封机构50。

阀壳10具备：具有凸缘部11F的壳体主体11；排出筒12；将感温室B(参照图4)关闭的感温室盖13；将感温室B的冷却水输送至排出筒12的旁通流路14；以及收纳姿势设定单元30的单元收纳部15。在附图中，虽然省略了单元收纳部15的盖体，但该单元收纳部15被盖体覆盖而成为密封构造。

在该阀装置V中，收纳阀体20的阀室A形成于壳体主体11的内部，收纳故障安全机构40的感温室B形成于与阀室A连通的位置。另外，在凸缘部11F的凸缘面形成有流入口C。根据该结构，通过将凸缘部11F连结固定于发动机1的外壁，从而能够将水套的冷却水直接向流入口C供给。另外，排出筒12作为排出口D而发挥功能，在该排出筒12连接有向散热器2输送冷却水的散热器软管。

在壳体主体11，由树脂材料而一体形成有与排出口D连通的主筒状部11A、以及形成感温室B的副筒状部11B。另外，排出筒12、感温室盖13、旁通流路14构成为一体件，在与排出筒12相连的位置形成有内部套筒12A，在排出筒12与内部套筒12A的边界位置形成有凸缘状的连结部12B。

根据该结构，将排出筒12的内部套筒12A内插于主筒状部11A，使连结部12B与主筒状部11A的外端部接触，并对该接触部位进行熔敷。另外，将感温室盖13配置于封闭副筒状部11B的位置并对其进行熔敷。由此，排出筒12以突出设置的状态形成，感温室B与排出筒12经由旁通流路14而连通。

阀体20整体上是以旋转轴心X为中心的筒状，在沿着旋转轴心X的方向上的一侧形成有主控制阀21，在另一侧形成有感温控制阀22。对于主控制阀21而言，其外周成形为球状面21A，并且贯穿设置有使该球状面21A与阀体20的内部空间连通的主孔部21B。对于感温控制阀22而言，其外周成形为圆柱状面22A，并且贯穿设置有使该圆柱状面22A与阀体20的内部空间连通的感温孔部22B。

即，阀体20的内部空间处于与阀室A连通的状态，处于来自流入口C的冷却水相对于该内部空间流入的状态。另外，主控制阀21控制冷却水相对于排出口D的供排，感温控制阀22以控制冷却水相对于感温室B的供排的方式发挥功能，该主控制阀21以及感温控制阀22与阀体20一体旋转。

另外，在阀体20的内部一体地形成有支撑部23。该支撑部23形成能够实现冷却水的流动的开口，并且在中央位置形成连结部，旋转轴24的中间部分相对于支撑部23连结。由此，旋转轴24配置在与旋转轴心X同轴的轴心上。

以嵌入壳体主体11的流入口C的方式具备轴承体25。该轴承体25形成能够实现冷却水的流入的开口，并且在中央位置形成轴承部，旋转轴24的一端相对于该轴承部以自由旋转的方式被支承。另外，在壳体主体11中的与流入口C相反的一侧具备轴承部26，旋转轴的另一端相对于该轴承部26以自由旋转的方式被支承。

姿势设定单元30收纳于密闭空间的单元收纳部15。该姿势设定单元30具备齿轮34，该齿轮34使电动马达31的驱动力借助减速齿轮32而减速并传递至蜗轮33，从而借助该蜗轮33来驱动。该齿轮34与旋转轴24的端部连结。

姿势设定单元30具备根据齿轮34的旋转姿势对阀体20的姿势进行检测的旋转角传感器35。该旋转角传感器35是根据齿轮34所具备的永久磁铁的磁通来检测旋转角度的非接触型，但例如也可以像电位计那样使用接触型的传感器。

根据该结构，电动马达31借助来自外部的驱动信号而执行动作，并对旋转角传感器35的信号进行反馈，从而使旋转轴24旋转，由此能够将主控制阀21的开度设定为目标值。

〔故障安全机构〕

如图4、图6所示，故障安全机构40具备：蜡等热感知体41；支承于该热感知体41的端部的开闭阀42；以及将开闭阀42朝关闭方向施力的阀簧43。

对于该阀装置V而言，在阀体20被设定为图3所示的封闭姿势的情况下，主控制阀21将阀室A与排出筒12之间的冷却水的流动截断，并且如图4所示，感温控制阀22使阀室A与感温室B连通。反之，在阀体20被设定为图5所示的打开姿势的情况下，主控制阀21使阀室A与排出筒12连通，并且如图6所示，感温控制阀22将阀室A与感温室B之间的冷却水的流动截断。

如上所述，故障安全机构40收纳于感温室B。另外，仅在主控制阀21处于封闭姿势的情况下，经由感温控制阀22的感温孔部22B而从阀室A向故障安全机构40供给冷却水。即，对于感温室B而言，在感温控制阀22打开的状态下，该感温控制阀22的感温孔部22B与感温室B以成为直线连结的位置关系各自配置于对置的位置。

而且，在冷却水的温度超过设定值的情况下，如图4所示，热感知体41膨胀，从而开闭阀42克服阀簧43的作用力地打开。由此，能够使来自流入口C的冷却水经由阀室A与感温室B而向旁通流路14输送，从而能够从排出口D排出。在后面对故障安全机构40的动作方式进行叙述。

〔密封机构〕

如图7所示，密封机构50由密封圈51、衬垫52、支承环53、以及弹簧54构成，它们配置于排出筒12中的在主筒状部11A的内部配置的内部套筒12A的外周。

密封圈51形成为内径比主孔部21B的孔径稍大且由树脂材料形成，并且通过与主控制阀21的球状面21A接触而展现密封性。衬垫52形成为具有与内部套筒12A的外表面接触的唇部的树脂制的环状，其维持与内部套筒12A的外周的水密性。支承环53由使弹簧54的作用力作用于密封圈51的不锈钢等金属材料构成。弹簧54经由支承环53而对密封圈51施加作用力。

在该阀装置V中，在壳体主体11的内壁面与主控制阀21的球状面21A的外周之间形成有间隙，因此冷却水充满配置有密封机构50的空间，并对该空间作用与流入口C相等的压力。

在该密封机构50中，沿着弹簧54的作用力所作用的方向一体移动的移动部件(密封圈51、衬垫52以及支承环53)配置于被冷却水包围的位置，因此由冷却水从阀体20的方向对该移动部件作用的压力、与从阀壳10的外壁的方向作用的压力相等。根据该结构，各个压力相抵，从而仅对密封圈51作用有弹簧54的作用力，仅使密封所需的压力发挥作用，由此实现良好的密封性。

〔阀装置的控制方式〕

在该阀装置V中，在阀体20被设定为图3、图4所示的封闭姿势的情况下，主控制阀21将阀室A与排出筒12之间的冷却水的流动截断，感温控制阀22使阀室A与感温室B连通，从而允许阀室A与感温室B之间的冷却水的流动。

在该结构的阀装置V中，主控制阀21的主孔部21B成为无法向排出筒12供给冷却水的封闭姿势。然而，在本实施方式的阀装置V中，即使在不向排出筒12供给冷却水的封闭姿势下，也需要向故障安全机构40供给冷却水。因此，在本实施方式的阀装置V中，在阀体20的封闭姿势下，如图3、图4所示，主控制阀21处于封闭状态，感温控制阀22的感温孔部22B被设定为全开姿势。

另外，在阀体20被设定为图5、图6所示的打开姿势的情况下，主控制阀21使阀室A与排出筒12连通，感温控制阀22将阀室A与感温室B之间的冷却水的流动截断。该打开姿势并不限定于全开状态，也包含冷却水从主孔部21B的一部分流动的姿势，这样，即使在主控制阀21未达到全开状态的姿势下，感温控制阀22也被维持于封闭姿势。

因此，在发动机1的暖机时，姿势设定单元30将阀体20设定为封闭姿势。由此，从流入口C流入至阀室A的冷却水的朝向散热器2的供给被截断，阀室A的冷却水能够向感温室B流入。

特别是在姿势设定单元30等发生故障、且主控制阀21固定为封闭姿势的状况下冷却水的温度超过设定值的情况下，开闭阀42借助热感知体41的膨胀而打开(参照图4)。通过如此地打开，从而将发动机1的冷却水从阀室A输送至感温室B，进而能够将来自感温室B的冷却水从旁通流路14供给至排出筒12，由此抑制发动机1的过热。

另外，在结束暖机运转后，姿势设定单元30使阀体20旋转并将主控制阀21设定为打开姿势。具体而言，在冷却水的温度较低的状态下，主控制阀21的开度被设定得较低，随着温度上升，开度被设定得较大。由此，从流入口C流入至阀室A的冷却水从排出筒12向散热器2供给。

在该打开姿势下，感温控制阀22阻止阀室A与感温室B之间的冷却水的流动，直至主控制阀21从稍微打开的状态达到全开的状态为止。因此，即便冷却水的温度上升，也能够抑制故障安全机构40打开的现象。并且，即使在冷却水的温度暂时上升，因该温度上升而使得热感知体41膨胀从而将开闭阀42打开的情况下，冷却水也不会从阀室A向感温室B流动。由此，不会增大朝向散热器2供给的冷却水的水量，能够适当地进行发动机1的热管理。

〔另外的实施方式〕

除了上述实施方式以外，也可以如下地构成。由于基本结构与上述实施方式相同，所以使用附图仅对不同的结构进行说明。此外，为了便于附图的理解，使用与上述实施方式相同的部件名称以及附图标记来进行说明。

(a)在图9～图11中，示出了相对于上述的实施方式，将流入口C与排出口D的位置进行了对调的实施方式。在该情况下，例如将形成于排出口D的凸缘部11F与发动机1的外壁连结，从而配置阀装置V，以使得来自发动机1的冷却水经由散热器2而向流入口C流入，并将冷却水从排出口D输送至水套。

如图9所示，在壳体主体11形成有与流入口C连通的主筒状部11A，在阀体20与作为流入口C的流入筒12a的内端之间具备密封机构50。另外，阀体20的内部空间与排出口D连通，并且在阀体20被设定为打开姿势的情况下，该内部空间与流入口C连通。

如图11所示，密封机构50由密封圈51、衬垫52、支承环53、以及弹簧54构成，它们配置于流入筒12a中的在主筒状部11A的内部配置的内部套筒12A的内周。衬垫52具有与内部套筒12A的内表面接触的唇部而维持与内部套筒12A的内周的水密性。

在本实施方式中，将内部套筒12A的内周的空间设为密封收纳空间，因此移动体(密封圈51、衬垫52以及支承环53)被来自流入口C的冷却水包围。其结果是，作用于该移动部件的两面的压力相等，各个压力相抵，从而仅对密封圈51作用有弹簧54的作用力。由此，实现良好的密封性。

如图10所示，感温室B经由旁通流路14而与流入口C连通，来自流入口C的冷却水被朝向故障安全机构40供给。由此，在冷却水的温度超过设定值时，热感知体41膨胀，从而开闭阀42克服阀簧43的作用力地打开。而且，在感温控制阀22的感温孔部22B被设定为全开姿势的情况下，来自流入口C的冷却水经由旁通流路14与感温室B而被输送至阀室A，并从排出口D排出。

其结果是，即使在姿势设定单元30等发生故障、且主控制阀21固定为封闭姿势的状况下冷却水的温度超过设定值时，由于感温孔部22B处于打开状态，所以也抑制发动机1的过热。另一方面，感温控制阀22阻止阀室A与感温室B之间的冷却水的流动，直至主控制阀21从稍微打开的状态达到全开的状态为止。因此，即便冷却水的温度上升，也抑制故障安全机构40打开的现象。

(b)也可以在阀壳10形成用于通过阀体20的姿势的设定而向EGR冷却器、加热器芯部等供给阀室A的冷却水的口部。由此，能够通过单一的阀体20的姿势的设定，实现向车辆所具备的装置之类的装置供排冷却水。

(c)在上述的实施方式中，在感温控制阀22的部位不具备密封件，但也可以具备与主控制阀21的密封机构50相同的形状的密封件。另外，也可以不像密封机构50那样使用螺旋弹簧，而以外嵌于感温控制阀22的圆柱状面22A的方式具备O型环等简单的密封件。

工业上的利用可能性

本发明能够在将内燃机的制冷剂相对于散热器进行供排的制冷剂控制阀装置中加以利用。

附图标记的说明

1…内燃机(发动机)；10…阀壳；14…旁通流路；20…阀体；21…主控制阀；22…感温控制阀；40…故障安全机构；41…热感知体；42…开闭阀；B…感温室；C…流入口；D…排出口；X…旋转轴心。

Claims (3)

1.一种制冷剂控制阀装置，其中，具备：

阀壳，该阀壳形成有供来自内燃机的制冷剂流入的流入口以及送出制冷剂的排出口；

旋转式的阀体，该阀体在所述阀壳的内部以旋转轴心为中心自由旋转地配置；以及

故障安全机构，在来自所述内燃机的制冷剂的温度超过设定值的情况下，该故障安全机构能够经由旁通流路而向所述排出口送出制冷剂，

所述阀体构成为配置有控制制冷剂向所述排出口的供排的主控制阀以及控制制冷剂向收纳有所述故障安全机构的感温室的供排的感温控制阀，并且使所述主控制阀与所述感温控制阀一体旋转，该阀体在所述主控制阀处于将所述排出口封闭的封闭姿势的情况下，将所述感温控制阀设定为打开姿势，在所述主控制阀处于将所述排出口打开的打开姿势的情况下，将所述感温控制阀设定为封闭姿势。

2.根据权利要求1所述的制冷剂控制阀装置，其中，

所述故障安全机构构成为具有热感知体的恒温型机构，其中，所述热感知体在制冷剂的温度不足设定值的情况下借助开闭阀将所述旁通流路关闭，在制冷剂的温度超过设定值的情况下通过热膨胀而借助所述开闭阀将所述旁通流路打开。

3.根据权利要求1或2所述的制冷剂控制阀装置，其中，

在所述主控制阀处于封闭姿势的情况下，所述感温控制阀在与所述感温室对置的位置打开。