JP2002276365A - 流量制御弁及び駆動源冷却装置 - Google Patents

流量制御弁及び駆動源冷却装置

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JP2002276365A
JP2002276365A JP2001076953A JP2001076953A JP2002276365A JP 2002276365 A JP2002276365 A JP 2002276365A JP 2001076953 A JP2001076953 A JP 2001076953A JP 2001076953 A JP2001076953 A JP 2001076953A JP 2002276365 A JP2002276365 A JP 2002276365A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖機運転の促進を図りつつ、暖機運転時であ
っても暖房を行う。 【解決手段】 バイパスポート43とロータリバルブ4
7(円筒外周面47a)との間に隙間ΔL2を設け、ヒ
ータポート46と弁部47bの間に隙間ΔL1を設け
る。これにより、バイパスポート43及びヒータポート
46は完全に閉じられることなく、暖機運転時であっ
て、微少流量の冷却水がバイパス通路30及びヒータ6
0に流通するので、したがって、冷却水がエンジン10
内で局所的に沸騰してしまうことを抑制しながらエンジ
ン10の暖機運転を促進しつつ、暖房運転を実施するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体通路の開度を
調節する流体バルブに関するもので、内燃機関の冷却水
流れを制御する流量制御弁に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】車両用
内燃機関の冷却装置として、出願人は既に特願2000
−282257号を出願しているが、この出願では、エ
ンジン(内燃機関)の局所的な熱損傷(局所的な冷却水
の沸騰)を防止しつつ暖機運転の促進を図るべく、暖機
運転中は、バイパス通路のみに微少な流量(略1〜5L
/min)の冷却水を循環させている。
【0003】因みに、バイパス通路とは、エンジンから
流出した冷却水をラジエータを迂回させてエンジンに戻
す冷却水通路であり、機械式サーモスタットバルブを用
いた冷却装置では、通常、バイパス通路を流通する冷却
水量を調節することによりラジエータに流入する冷却水
量を調節して冷却水(エンジン)の温度が適正値となる
ように制御している。
【0004】しかし、上記出願では、暖機運転時におい
ては、バイパス通路のみに微少な流量の冷却水を循環さ
せているので、暖機運転中に乗員が手動操作にて暖房ス
イッチ(ヒータスイッチ)を投入(ON)しても、ヒー
タに冷却水(温水)が供給されない。このため、上記出
願では、暖機運転中に暖房運転をすることができない。
【0005】なお、通常、暖房に必要な冷却水(温水)
温度は、暖機運転が終了したものと見なすことができる
冷却水(温水)温度に比べて低いので、暖機運転中であ
っても、暖房運転は可能である。
【0006】本発明は、上記点に鑑み、暖機運転の促進
を図りつつ、暖機運転時であっても暖房を行うことを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項1に記載の発明では、駆動源(1
0)を冷却する冷却液を冷却するラジエータ(20)
と、駆動源(10)から流出した冷却液をラジエータ
(20)を迂回させて駆動源(10)に戻すバイパス通
路(30)と、駆動源(10)にて加熱された冷却液を
熱源として室内に吹き出す空気を加熱するヒータコア
(60)とを有する駆動源冷却装置に適用され、ラジエ
ータ(20)に流通する冷却液の流量及びヒータコア
(60)に流通する冷却液の流量を制御する流量制御弁
(40)であって、バイパス通路(30)を流通する冷
却液が流通するバイパスポート(43)、ヒータコア
(60)を流通する冷却液が流通するヒータポート(4
6)が設けられたバルブボディ(41)と、バイパスポ
ート(43)に対して所定の隙間(ΔL2)を有して離
隔した状態で、バイパスポート(43)に対して相対変
位することによりバイパスポートの開度を調節する第1
弁部(47a)と、ヒータポート(46)に対して所定
の隙間(ΔL1)を有して離隔した状態で、ヒータポー
ト(46)に対して相対変位することによりヒータポー
トの開度を調節する第2弁部(47b)とを備えること
を特徴とする。
【0008】これにより、冷却液が駆動源(10)内で
局所的に沸騰してしまうことを抑制しながら駆動源(1
0)の暖機運転を促進しつつ、暖房運転を実施すること
ができる。
【0009】請求項2に記載の発明では、バルブボディ
(41)は略円筒状に形成され、かつ、両ポート(4
3、46)のうち一方のポート(43)はバルブボディ
(41)の円筒側面に形成され、他方のポート(46)
はバルブボディ(41)の軸方向端部に形成されてお
り、さらに、両ポート(43、46)のうちバルブボデ
ィ(41)の軸方向端部に形成されたポート(46)
は、バルブボディ(41)の軸方向に対して傾いた方向
に向けて開口しているとともに、このポート(46)の
開度を調節する弁部(47b)は、このポート(46)
の開口面に対して略平行な壁面(48)を有し、かつ、
バルブボディ(41)の軸方向と直交する方向に変位す
ることを特徴とする。
【0010】これにより、ヒータポート(46)から第
2弁部(47b)に向けて吹き出す冷却液の動圧を受け
る受圧面積が、壁部(48)を軸線に対して直交させた
場合に比べて大きくなる。
【0011】したがって、第2弁部(47b)(壁部
(48))に作用する圧力を小さくすることができると
ともに、動圧による力を分散することができるので、第
2弁部(47b)を駆動するための駆動力を小さくする
ことができるとともに、第2弁部(47b)を滑らかに
回転させることができる。
【0012】なお、請求項3に記載の発明のごとく、両
弁部(47a、47b)をバルブボディ(41)の軸方
向と平行な軸線周りに回転するロータリバルブ(47)
に一体形成してもよい。
【0013】請求項4に記載の発明では、駆動源(1
0)を冷却する冷却液を冷却するラジエータ(20)
と、駆動源(10)にて加熱された冷却液を熱源として
室内に吹き出す空気を加熱するヒータコア(60)と、
ラジエータ(20)に流通する冷却液の流量及びヒータ
コア(60)に流通する冷却液の流量を制御する流量制
御弁(40)とを有し、冷却液の温度が所定温度以下の
ときには、流量制御弁(40)により、駆動源(10)
内を循環する冷却液の流量が最大流量時に比べて小さい
所定の流量とし、かつ、ヒータコア(60)内を循環す
る冷却液の流量が最大流量時に比べて小さい所定の流量
とすることを特徴とする。
【0014】これにより、冷却液が駆動源(10)内で
局所的に沸騰してしまうことを抑制しながら駆動源(1
0)の暖機運転を促進しつつ、暖房運転を実施すること
ができる。
【0015】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
【0016】
【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る流体
バルブを車両の走行用エンジンの冷却装置に適用したも
のであって、図1は本実施形態に係るエンジンの冷却装
置の模式図である。
【0017】図1中、10は水冷式のエンジン(液冷式
内燃機関)であり、20はエンジン10内を循環する冷
却水(冷却液)を冷却し、その冷却した冷却水をエンジ
ン10に戻すラジエータであり、21はラジエータ20
に冷却風を送風する送風機である。
【0018】30はエンジン10から流出する冷却水を
ラジエータ20を迂回させてエンジン10に戻すバイパ
ス通路であり、40はラジエータ20に循環させる冷却
水量とバイパス通路30に循環させる冷却水量と後述す
るヒータ60に循環させる冷却水量とを調節する電子制
御式の流量調整バルブ(流体バルブ)であり、50はエ
ンジン10から駆動力を得て冷却水を循環させる渦巻式
のウォータポンプ(以下、ポンプと略す。)である。な
お、流量調整バルブ(流体バルブ)40の構造は後述す
る。
【0019】また、60は冷却水(エンジン廃熱)を熱
源として室内に吹き出す空気を加熱する暖房用熱交換器
(ヒータ)であり、61は室内に吹き出す空気を送風す
る空調用送風機である。因みに、70はオートマチック
トランスミッション用のトルクコンバータ(流体継ぎ
手)である。
【0020】ところで、101は第1バルブ40の冷却
水流入口側のうちバイパス通路30側に配設されて冷却
水の温度を検出する第1水温センサ(第1温度検出手
段)であり、102はポンプ50の流入側に配設されて
エンジン10に流入する(戻ってくる)冷却水の温度を
検出する第2水温センサ(第2温度検出手段)である。
【0021】103はエンジン10の吸入負圧を検出す
る圧力センサ(圧力検出手段)であり、104はエンジ
ン100の回転数を検出する回転センサ(回転数検出手
段)であり、105は室外空気温度を検出する外気温セ
ンサ(外気温度検出手段)である。
【0022】そして、各センサ101〜105の検出信
号及び車両用空調装置の始動スイッチ(A/Cスイッ
チ)106のON−OFF信号は電子制御装置(EC
U)100に入力されており、このECU100は、各
センサ101〜105の検出信号及び始動スイッチ10
6のON−OFF信号に基づいて予め設定されたプログ
ラムに従って流量調整バルブ40及び送風機21、61
等を制御する。
【0023】次に、流量調整バルブ40の構造について
述べる。
【0024】図2は流量調整バルブ40の模式図(一部
断面図)であり、図3〜5は図2のA−B−C−D−E
−F断面図である。
【0025】そして、図2中、41は内周側が略円筒に
形成された円筒内周面41aを有するバルブボディ(ハ
ウジング)であり、この円筒内周面41aには、図2、
3に示すように、ラジエータ20の冷却水出口側に接続
されてラジエータ20から流出した冷却水が流通(流
入)するラジエータポート(開口部)42、バイパス通
路30を流通して来た冷却水が流通(流入)するバイパ
スポート43、及びポンプ50の吸入側に接続されてバ
ルブボディ41内に流入した冷却水を排出する流出ポー
ト44が設けられている。
【0026】なお、円筒内周面41aは、全周に渡って
同一半径の円筒面を有するものに限定されるものではな
い。因みに、本実施形態では、後述するように、ラジエ
ータポート42、バイパスポート43及び後述するヒー
タポート46からバルブボディ41内に流入した冷却水
の全てが流出ポート44からバルブボディ41外に流出
するので、流出ポート44側における円筒内周面41a
の半径r2を、ラジエータポート42及びバイパスポー
ト43側における円筒内周面41aの半径r1より大き
くして、流出ポート44側において圧力損失が増大する
ことを抑制している。
【0027】また、バルブボディ41(円筒内周面41
a)の軸方向端部側は、図2に示すようにバルブカバー
45にて閉塞されており、このバルブカバー45には、
ヒータコア60から流出した冷却水が流通(流入)する
ヒータポート46が設けられている。なお、ヒータポー
ト46は、バルブカバー45からロータリバルブ47側
に突出するパイプ部45aにより形成され、バルブカバ
ー45は、Oリング等のパッキンを介して水密にバルブ
ボディ41に組み付けられている。
【0028】また、バルブボディ41(円筒内周面41
a)内には、図3に示すように、円筒内周面41aの中
心軸CL周りに回転する円筒外周面47aを有するロー
タリバルブ(弁体)47が配設されており、このロータ
リバルブ47が中心軸CL周りに回転することにより円
筒外周面(第1弁部)47aがラジエータポート42及
びバイパスポート43に対して相対的に摺動変位してラ
ジエータポート42及びバイパスポート43の開度が調
節される。
【0029】そして、ロータリバルブ47のうち軸方向
端部側には、図2に示すように、ヒータポート46側に
突出する円柱状の弁部(第2弁部)47bが設けられて
おり、この弁部47bが、図3〜5に示すように、ロー
タリバルブ47の回転とともにヒータポート46に対し
て相対変位することによりヒータポート46の開度が調
節される。
【0030】ここで、ヒータポート46は、バルブボデ
ィ41の軸線CL方向に対して傾いた方向に向けて開口
しているとともに、弁部47bは、ヒータポート46の
開口面に対して略平行な壁面48を有し、かつ、ロータ
リバルブ47の回転に連動して軸線CL方向と直交する
方向(ロータリバルブ47の回転方向)に変位する。
【0031】また、弁部47b(壁部48)は、ヒータ
ポート46に最も近接したときであっても、ヒータポー
ト46との間に所定の隙間ΔL1が発生するようにヒー
タポート46に対して相対変位し、同様に、ロータリバ
ルブ47の円筒外周面47aも、図3に示すように、バ
イパスポート43との間に所定の隙間ΔL2が発生する
ようにバイパスポート43に対して相対変位する。
【0032】なお、バルブボディ41及びロータリバル
ブ47は、耐熱性及び成形性に優れた樹脂(例えば、ナ
イロン66等)製であり、バルブボディ41(円筒内周
面41a)とロータリバルブ47(円筒外周面47a)
との隙間のうち、特に、ラジエータポート42との隙間
には、ロータリバルブ47(円筒外周面47a)と摺動
可能に接触して隙間を密閉するパッキン49が配設され
ている。
【0033】また、47cはロータリバルブ47を回転
駆動するアクチュエータであり、本実施形態では、アク
チュエータ47cとしてステッピングモータ等の電動回
転機を用いている。また、47dはロータリバルブ47
のシャフト部47fと摺動可能に接触するパッキンであ
り、47e、47gはシャフト部47fを回転可能に支
持する軸受である。
【0034】次に、本実施形態に係る流量調整バルブ4
0の作動及び本実施形態の特徴を述べる。
【0035】図3はラジエータポート42、バイパスポ
ート43及びヒータポート46を閉じた状態を示してい
るが、前述のごとく、バイパスポート43とロータリバ
ルブ47(円筒外周面47a)との間に隙間ΔL2が設
けられ、ヒータポート46と弁部47bの間に隙間ΔL
1が設けられているので、バイパスポート43及びヒー
タポート46は完全に閉じられることなく、後述する図
4、5に示す状態(最大流量時)に比べて小さい所定の
流量が流通する。
【0036】そして、この状態からロータリバルブ47
を反時計回り(左向き)所定角度だけ回転させると、図
4に示すように、ラジエータポート42は閉じたまま、
バイパスポート43及びヒータポート46が大きく開
く。
【0037】そしてさらに、ロータリバルブ47を反時
計回り(左向き)所定角度だけ回転させると、図5に示
すように、ラジエータポート42、バイパスポート43
及びヒータポート46が開く。
【0038】そして、本実施形態では、冷却水温度が第
1所定温度(例えば、80℃)以下であって、第1所定
温度より低い第2所定温度(例えば、50℃)未満のと
きには、流量調整バルブ40を図3に示す状態として、
エンジン10から冷却水がラジエータ20側及びヒータ
60側になるべく流出しないようにする。
【0039】このとき、バイパスポート43はロータリ
バルブ47(円筒外周面47a)により閉じられている
ものの、前述のごとくバルブボディ41(円筒内周面4
1a)とロータリバルブ47(円筒外周面47a)との
隙間ΔL2から僅かに(例えば、1L/min以上、5
L/min以下程度)冷却水がバイパス通路30に流
れ、ヒータポート46と弁部47bとの隙間ΔL1から
僅かに(例えば、5L/min以上、10L/min以
下程度)冷却水がヒータ60に流れる。
【0040】したがって、冷却水がエンジン10内で局
所的に沸騰してしまうことを抑制しながらエンジン10
の暖機運転を促進しつつ、暖房運転を実施することがで
きる。
【0041】ところで、本実施形態では、流量調整バル
ブ40が、ヒータ60の冷却水流れ下流側に設けられ、
かつ、ポンプ50がエンジン10の稼働時は常に稼動す
る構造となっているので、ポンプ50(エンジン10)
の稼働時に、ヒータポート46を完全に閉じると、ヒー
タ60内の圧力が上昇し、ヒータ60が破損してしまう
おそれがある。
【0042】これに対して、本実施形態では、ヒータポ
ート46と弁部47bとの隙間ΔL1から僅かに冷却水
が流通するので、ヒータ60内の圧力が上昇してしまう
ことを防止できる。延いては、ヒータ60が損傷してし
まうことを未然に防止できる。
【0043】また、冷却水温度が第2所定温度以上のと
きには、暖機運転は終了していないものの、暖房運転を
十分に実施することができる程度まで冷却水の温度が上
昇しているものと見なして流量調整バルブ40を図4に
示す状態とし、ヒータ60に最大流量の冷却水(温水)
を供給する。
【0044】そして、冷却水温度が第1所定温度より高
い第3所定温度以上となったときには、エンジン10の
暖機運転が終了したものとも見なして、流量調整バルブ
40を図5に示す状態として、ラジエータポート42、
バイパスポート43及びヒータポート46を開く。な
お、冷却水の上限温度調節は、ラジエータポート42及
びバイパスポート43の開度を調節することにより行
う。
【0045】ところで、本実施形態では、ヒータポート
46は、バルブボディ41の軸線CL方向に対して傾い
た方向に向けて開口しているとともに、弁部47bは、
ヒータポート46の開口面に対して略平行な壁面48を
有し、かつ、ロータリバルブ47の回転に連動して軸線
CL方向と直交する方向(ロータリバルブ47の回転方
向)に変位するので、ヒータポート46から弁部47b
に向けて吹き出す冷却水の動圧を受ける受圧面積が、壁
部48を軸線CLに対して直交させた場合に比べて大き
くなる。
【0046】したがって、弁部47b(壁部48)に作
用する圧力を小さくすることができるとともに、動圧に
よる力を分散することができるので、ロータリバルブ4
7を駆動するための駆動力を小さくすることができると
ともに、ロータリバルブ47を滑らかに回転させること
ができる。
【0047】(その他の実施形態)上述の実施形態で
は、本発明に係る流体バルブを車両の走行用エンジンの
冷却装置に適用したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、その他の用途にも適用することができる。
【0048】また、上述の実施形態では、ヒータポート
46をバルブボディ41の軸方向端部側に設けたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、ヒータポート4
6をバルブボディ41の円筒内周面41a側に設けても
よい。
【0049】また、図6に示すように、互いに対向する
円筒内周面41a及び円筒外周面47aのうち少なくと
も一方(図6では、円筒内周面41aであって、ラジエ
ータポート42とバイパスポート43との間の部位)
に、中心軸CLと略平行な方向に延びる溝部48aを設
け、この溝部48aの下端側をバルブボディ41内のう
ち流出ポート44に連通する通路部に連通させてもよ
い。
【0050】そしてこのようにすれば、仮に、円筒内周
面41a及び円筒外周面47aに異物が入り込んでも、
ロータリバルブ47が回転することにより、その異物が
溝部48aに落ちて連通部に流れ込み、流出ポート44
から流量調節バルブ40(バルブボディ41)外に排出
される。
【0051】したがって、ロータリバルブ47の回転中
心軸とバルブボディ41の中心軸とをずらすことなく、
ロータリバルブ47とバルブボディ41との間に異物が
噛み込んでしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る冷却装置の模式図であ
る。
【図2】本発明の実施形態に係る流量調整バルブの模式
図(一部断面図)である。
【図3】図2のA−B−C−D−E−F断面図である。
【図4】図2のA−B−C−D−E−F断面図である。
【図5】図2のA−B−C−D−E−F断面図である。
【図6】本発明のその他の実施形態に係る流量調整バル
ブにおける、図2のA−B−C−D−E−F断面に相当
する断面の断面図である。
【符号の説明】 40…流量調整バルブ(流体バルブ)、41…バルブボ
ディ、41a…円筒内周面41a、42…ラジエータポ
ート(開口部)、43…バイパスポート、44…流出ポ
ート、45…バルブカバー、46…ヒータポート、47
…ロータリバルブ(弁体)、47a…円筒外周面(第1
弁部)、47b…弁部(第2弁部)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H062 AA07 AA13 BB33 CC02 EE07 HH03 HH10 3H067 AA12 CC60 DD04 DD32 FF11 GG13 GG21

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動源(10)を冷却する冷却液を冷却
    するラジエータ(20)と、 前記駆動源(10)から流出した冷却液を前記ラジエー
    タ(20)を迂回させて前記駆動源(10)に戻すバイ
    パス通路(30)と、 前記駆動源(10)にて加熱された冷却液を熱源として
    室内に吹き出す空気を加熱するヒータコア(60)とを
    有する駆動源冷却装置に適用される、前記ラジエータ
    (20)に流通する冷却液の流量及び前記ヒータコア
    (60)に流通する冷却液の流量を制御する流量制御弁
    (40)であって、 前記バイパス通路(30)を流通する冷却液が流通する
    バイパスポート(43)、及び前記ヒータコア(60)
    を流通する冷却液が流通するヒータポート(46)が設
    けられたバルブボディ(41)と、 前記バイパスポート(43)に対して所定の隙間(ΔL
    2)を有して離隔した状態で、前記バイパスポート(4
    3)に対して相対変位することにより前記バイパスポー
    トの開度を調節する第1弁部(47a)と、 前記ヒータポート(46)に対して所定の隙間(ΔL
    1)を有して離隔した状態で、前記ヒータポート(4
    6)に対して相対変位することにより前記ヒータポート
    の開度を調節する第2弁部(47b)とを備えることを
    特徴とする流量制御弁。
  2. 【請求項2】 前記バルブボディ(41)は略円筒状に
    形成され、かつ、前記両ポート(43、46)のうち一
    方のポート(43)は前記バルブボディ(41)の円筒
    側面に形成され、他方のポート(46)は前記バルブボ
    ディ(41)の軸方向端部に形成されており、 さらに、前記両ポート(43、46)のうち前記バルブ
    ボディ(41)の軸方向端部に形成されたポート(4
    6)は、前記バルブボディ(41)の軸方向に対して傾
    いた方向に向けて開口しているとともに、このポート
    (46)の開度を調節する弁部(47b)は、このポー
    ト(46)の開口面に対して略平行な壁面(48)を有
    し、かつ、前記バルブボディ(41)の軸方向と直交す
    る方向に変位することを特徴とする請求項1に記載の流
    量制御弁。
  3. 【請求項3】 前記両弁部(47a、47b)は、前記
    バルブボディ(41)の軸方向と平行な軸線周りに回転
    するロータリバルブ(47)に一体形成されていること
    を特徴とする請求項1又は2に記載の流量制御弁。
  4. 【請求項4】 駆動源(10)を冷却する冷却液を冷却
    するラジエータ(20)と、 前記駆動源(10)にて加熱された冷却液を熱源として
    室内に吹き出す空気を加熱するヒータコア(60)と、 前記ラジエータ(20)に流通する冷却液の流量及び前
    記ヒータコア(60)に流通する冷却液の流量を制御す
    る流量制御弁(40)とを有し、 冷却液の温度が所定温度以下のときには、前記流量制御
    弁(40)により、前記駆動源(10)内を循環する冷
    却液の流量が最大流量時に比べて小さい所定の流量と
    し、かつ、前記ヒータコア(60)内を循環する冷却液
    の流量が最大流量時に比べて小さい所定の流量とするこ
    とを特徴とする駆動源冷却装置。
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