JP2006329272A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
流体圧によって行なわれる開弁動作と、流体の温度によって行なわれる開弁動作を複合するようにした弁装置において、とくに流体の温度に応じて行なわれる開弁動作の際における流体の流量の制御を可能にする。
【解決手段】
ケーシング１０内に配されたキャップ１３を接続筒１１の取付け座１２に対して取付け用ばね１５によって押付け、キャップ１３に取付け用ばね１５に抗する水圧が加わった場合に、キャップ１３が一方向弁として開弁動作を行なうようにし、さらに上記キャップ１３の下側に連設されたアーム２０から成るフレーム内に配されている感温弁が水温を検出し、これによって弁体２６がキャップ１３のフランジ１４の下面から離間し、これによって開弁動作が行なわれるようにし、しかもこのときの流量の制御を、リング３９のテーパロッド４０のリフトに応じて、キャップ１３の絞り孔１６の隙間の量を変化させて制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は弁装置に係り、とくに少くとも２種類の開弁動作を行なう弁装置に関する。

流体の流量を制御するために、従来より弁装置が広く用いられている。弁装置はその流動方向を制御する一方向弁あるいは逆止弁と、流量を制御する流量制御弁とが知られている。従来のこの種の弁装置は、単一の開弁動作のみを行なう弁である。

ところが実際には、用いられる用途に応じて、複数種類の開弁動作が要求される場合がある。またそれぞれの開弁動作の際における流量についても、互いに異なるように設定することが要請される場合がある。

このような要求に応じて、本願発明者等は、特願２００５−４３０２６号によって、ケーシング内の流路を塞ぐように絞り孔を備えるキャップが配され、該キャップが取付け用ばねによって取付け座に弾性的に押圧され、上記キャップ上に感温弁が設けられ、該感温弁はケーシング内を通過する流体の温度に応じて開閉動作を行なうようにした弁装置を提案している。

このような弁装置を、例えば特開２００５−９８１５３号公報に開示される自動車のエンジンの冷却水の流動の切換えに用いた場合には、エンジンの冷却水の温度が開弁温度に達すると、感温ワックスが膨張してロッドを押出し、弁体が開いてキャップの絞り孔を通して畜熱タンクに温水が流込み、この温水の圧力によって畜熱タンクの冷水をエンジンに流し込み、これによってエンジンの温度を下げることになる。従ってこのような現象を解消するために、畜熱タンクに流込む冷却水の流量を制御することが必要になる。
特開２００５−９８１５３号公報

本願発明の課題は、複数種類の開弁動作を行なうようにした弁装置を提供することである。

本願発明の別の課題は、流体圧によって行なわれる開弁動作と、流体の温度に応じて行なわれる開弁動作を複合するようにした弁装置を提供することである。

本願発明のさらに別の課題は、流体圧によって行なわれる開弁動作と、流体の温度に応じて行なわれる開弁動作とを複合するとともに、感温動作に応じて行なわれる開弁動作の際における流量の制御が可能な弁装置を提供することである。

本願発明のさらに別の課題は、流量の異なる複数の開弁動作を複合して行なうことを可能にした弁装置を提供することである。

本願発明のさらに別の課題は、流体の温度に応じて開弁動作を行なう感温部の組立てが容易な弁装置を提供することである。

本願発明のさらに別の課題は、少量の流体を流す際における通路を形成する小孔の部分に異物が詰まって流動動作が阻害されることがないようにした弁装置を提供することである。

本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされよう。

本願の主要な発明は、ケーシング内の流路を塞ぐように絞り孔を設けたキャップを有し、該キャップが取付け用ばねによって取付け座に弾性的に押圧され、しかも前記キャップ上に感温弁が設けられ、該感温弁はケーシング内を通過する流体の温度に応じて開閉動作をする弁装置において、
前記感温弁の弁体とともに移動する可動部に流量制御部材が設けられ、該流量制御部材が前記キャップの絞り孔内に挿入されて流量の制御が行なわれることを特徴とする弁装置に関するものである。

ここで、前記流量制御部材の軸線方向に沿う太さが異なっており、前記絞り孔内における前記流量制御部材の挿入深さによって隙間の面積が変化するようにしてよい。また前記流量制御部材がテーパ状のロッドから構成され、前記弁体の開度が大きくなるに従って前記ロッドが前記絞り孔から次第に抜出すようにしてよい。また前記感温弁を保持するフレームが合成樹脂成形体から構成され、該フレームに前記キャップが一体に連設されてよい。またに前記キャップのフランジであって取付け座に圧着される部位に一体的にアームが設けられ、該アームによって前記感温弁を保持するフレームが形成されてよい。また前記感温弁の弁体の外周部に少量の流体の流動を許容する切欠きが形成されてよい。

本願の主要な発明は、ケーシング内の流路を塞ぐように絞り孔を設けたキャップを有し、該キャップが取付け用ばねによって取付け座に弾性的に押圧され、しかもキャップ上に感温弁が設けられ、該感温弁はケーシング内を通過する流体の温度に応じて開閉動作をする弁装置において、感温弁の弁体とともに移動する可動部に流量制御部材が設けられ、該流量制御部材がキャップの絞り孔内に挿入されて流量の制御が行なわれるようにしたものである。

従ってこのような弁装置によると、キャップに対して取付け用ばねに抗する流体圧が加わった場合には、キャップが取付け座から離間して第１の開弁動作が行なわれる。またキャップ上の感温弁が流体の温度に感応すると、これによって第２の開弁動作が行なわれ、上記キャップの絞り孔を通して流体が流動する。しかもこのような流体の流動の際に、流量制御部材がキャップの絞り孔内にあるために、この流量制御部材によって流量制御動作が行なわれるようになる。

以下本願発明を図示の一実施の形態によって説明する。図１は本実施の形態の弁装置を組立てた状態の縦断面を示している。この弁装置はほぼ円筒状をなし、冷却水の通路を構成するケーシング１０を備えている。そしてこのケーシング１０の上端が開放されるとともに、開放端にはほぼ円筒状の接続筒１１が接続される。接続筒１１の下端側は段部から成る取付け座１２になっており、この取付け座１２に対してキャップ１３が押付けられるようになっている。すなわちキャップ１３は図２〜図５に示すように、上方に向かってドーム状に突出する中心部の外周側に円弧状にフランジ１４が連設されている。そしてフランジ１４を、下方から取付け用ばね１５によって押圧し、これによってキャップ１３を接続筒１１の下端の取付け座１２に圧着するようにしている。

キャップ１３には図２〜図５に示すように、小孔から成る絞り孔１６が形成され、キャップ１３が取付け座１２に圧着されて閉止動作を行なった場合にも、この絞り孔１６を通して流体の流動を許容するようにしている。またキャップ１３の下面には下方に突出するように４本のアーム２０が延出されており、これら４本のアーム２０によってフレームが構成される。アーム２０の下端側の内周面には係止用凹部２１が形成され、これらの係止用凹部２１によって、フレーム２０のボトムプレートを構成するばね受け２２が取付けられるようになっている。ばね受け２２は図６および図７に示すように、その外周側であって下面の部分にエッジから成る段部２３を備え、このような段部２３がアーム２０の係止用凹部２１に係止されるようになっている。またばね受け２２は、中心側が円形の開口になっており、この開口が冷却水の通路をなしている。

上記フレームを構成するアーム２０が一体に取付けられるキャップ１３のフランジ１４の下端側には、図１に示すようにコイルばね２５によって弁体２６が下方から圧着されるようになっている。弁体２６は図８および図９に示すように、その上端側の部分で弁動作を行なうようにしており、しかもその円周方向の一部が切欠かれて切欠き２７を構成している。切欠き２７は、この弁体２６が閉じている状態において、なお少量の流体の流動を許容する通路となる部位である。そしてこのような弁体２６の内側であって下方の部分が受け部２８になっており、この受け部２８の部分で、感温ケース２９の上端を、図１に示すように保持するようになっている。

感温ケース２９は上端が開放されかつ底部が閉塞された有底の筒体であって、その内部に感温物質を構成するワックス３０が充填される。さらにこのワックス３０内に侵入するように袋状のスプール３１が感温ケース２９の内部に挿入される。そしてスプール３１には上方からロッド３２が挿入されるようになっている。ロッド３２の上端側の部分は、感温ケース２９の上部に固定されているガイド部材３３を貫通するようになっている。ガイド部材３３の中心孔とロッド３２との間にはＯリング３４が介在され、これによってシール動作が行なわれ、スプール３１内への冷却水の侵入が防止されるようになっている。

上記感温ケース２９の外周部には周溝３８（図１参照）が形成されるとともに、この周溝３８の部分には図１０〜図１２に示すリング３９が装着されるようになっている。リング３９はその円周方向の一部に上方に突出するようにテーパロッド４０が連設されており、リング３９が感温ケース２９の周溝３８に装着されると、キャップ１３の絞り孔１６内に挿入されるようになっている（図１参照）。なおリング３９を感温ケース２９の周溝３８に変形させて装着するために、リング３９はその円周方向の一部が切欠き４１によって切断されており、この部分によって半径方向の寸法を拡大できるようにしている。

このような弁装置の組立ては、予め感温ケース２９内にワックス３０を充填し、スプール３１を取付けてロッド３２を挿入し、しかもロッド３２を感温ケース２９の上端に取付けられているガイド部材３３によって摺動可能に保持し、ガイド部材３３の外周部にテーパロッド４０を有するリング３９を装着して感温弁を予め組立てる。そして感温ケース２９の外周側に弁体２６を取付け、この状態で感温ケース２９を、キャップ１３のフランジ１４の下部に設けられたアームから成るフレーム２０内に挿入し、下方からコイルばね２５によって弁体２６の外周部を押圧し、フランジ１４の下面に圧着する。そしてコイルばね２５をばね受け２２によって押圧するように、フレーム２０の下端にばね受け２２を取付けるようにする。

このようにしてフレーム２０内に感温弁を組込んだならば、この後にフレーム２０をケーシング１０内に組込む。このときに予めケーシング１０の上部開口を通して取付け用ばね１５を配しておき、この取付け用ばね１５の内部にフレーム２０を挿入する。そしてこの後にケーシング１０の上部開口に接続筒１１を接続し、図示を省略した固定手段によって接続筒１１をケーシング１０に固定する。すると接続筒１１の下端の取付け座１２がキャップ１３のフランジ１４の外周部を押さえるようになり、これによって図１に示すようにこの弁装置が組立てられる。

次に、以上のような構成に係る弁装置の動作を説明する。まずこの弁装置に対して、上側の接続筒１１側から下方に向けて大きな流体圧、例えば水圧が印加された場合には、図１３に示すような水の流れ５１が上方から下方に向かって発生する。

キャップ１３に対して上方から流体圧が加わった場合には、絞り孔１６が大きな抵抗になるために、キャップ１３は取付け用ばね１５に抗して下方に移動される。従ってこのキャップ１３のフランジ１４と取付け座１２との間に隙間を生じ、これによって第１の開弁動作が行なわれる。よって取付け座１２とキャップ１３のフランジ１４との間の隙間を通って水の流れ５１が、矢印５１で示すように、上方から下方に向かって生ずる。

このような第１の開弁動作の際には、キャップ１３のフランジ１４と取付け座１２との間の隙間から水が流れる。そしてこのときの水の流れは、この弁装置の全周において発生するために、大量の水を上方から下方に流すことになり、例えば２５ｌ／ｍｉｎの水量を確保できるようになる。

ケーシング１０内のキャップ１３に対して上方から水圧が加わらない場合であって、しかも水温が低く、感温弁が開弁動作を行なう温度以下の温度においては、図１４に示すように、このケーシング１０内を少量の水が流れる。感温弁の弁体２６がキャップ１３のフランジ１４の下面に圧着している状態においても、上述の如く弁体２６には切欠き２７から成る流体の流動を許容する部位が設けられており、このために切欠き２７を通して少量の水が流れる。すなわち例えば、１００ｍｌ／ｍｉｎの温水が、図１３に示す第１の開弁動作時とは逆方向であって下方から上方に、弁体２６の切欠き２７からキャップ１３の絞り孔１６を通して、矢印５２で示すように流れる。従ってこれにより、少量の水の流動を許容する動作が達成される。

次にケーシング１０内の水の温度が上昇した場合には、図１５に示すように、感温ケース２９内のワックス３０が膨張液化するために、このワックス３０がスプール３１内のロッド３２を絞出す。従ってロッド３２がガイド部材３３の中心孔によって案内されて上方に突出し、このロッド３２の上端がキャップ１３の下面に当接する。するとその反力によって、ガイド部材３３およびスプール３１を固着している感温ケース２９が下方に移動する。従って感温ケース２９の外周部に取付けられた弁体２６が下方に移動されるようになる。従って弁体２６はキャップ１３のフランジ１４の下面から離間する。すなわちキャップ１３のフランジ１４が弁体２６に対して弁座を構成しているために、弁体２６が弁座から離間し、第２の開弁動作が行なわれる。

このときに、ケーシング１０内を流動する水の温度が高いものの、その圧力が低いために、キャップ１３は取付け用ばね１５に抗して下方に移動することがなく、従ってキャップ１３のフランジ１４が取付け座１２に当接している。従って水は弁体２６とキャップ１３のフランジ１４の下面との間の隙間を通り、さらにキャップ１３の絞り孔１６を通って、矢印５２で示すように下方から上方へ流動する。そしてこのときの水の流量は、例えば３００〜７００ｍｌ／ｍｉｎの範囲内で流量制御が行なわれる。

上述の流量制御の動作は、リング３９に設けられているテーパロッド４０による。リング３９がガイド部材３３の周溝３８の部分に装着されるとともに、テーパロッド４０がキャップ１３の絞り孔１６内に挿入されている。しかもテーパロッド４０はその高さ方向に沿ってテーパ状になっており、その軸径を変化させて、リフトによってキャップ１３の絞り孔１６の隙間の面積を変化させ、流量を温度に対してリニアに増加させるように制御しているために、弁体２６の開弁量に応じてテーパロッド４０によって、水の流量を制御することが可能になる。

このような感温弁による開弁動作の際の流量は、第１の開弁動作時の流量に比べてはるかに小さな値になる。なおこのような感温弁による水の流動動作は、水圧を利用して開弁動作を行なうものではないために、水の流れは図１５に示すような下方から上方への流れ５３に限定されることなく、逆方向であって上方から下方への流れであってもよい。

このような弁装置によれば、その全体が図１３に示すように一方向弁として作動するばかりでなく、ケーシング１０内を通過する水の温度に応じて開弁動作を行ない、このためにサーモスタット弁としての機能も同時に果たすことが可能になる。また図１３の第１の開弁動作と、図１５の第２の開弁動作と、図１４の少量の水の流れを生じさせる動作とをそれぞれ行なうために、２種類あるいは３種類の弁を複合して用いる必要がなくなり、弁装置を取付けるスペースを最小限に抑えることが可能になる。

またこの実施の形態は、キャップ１３およびフランジ１４を合成樹脂によって一体に成形するとともに、さらにフランジ１４の下方にモールドによってアーム２０を一体に形成してフレームを構成し、このアーム２０の下端部にボトムプレートを構成するばね受け２２を組込むようにしているために、とくに内部に感温ケース２９を保持するフレームの組立てが容易になり、あるいはまた組立ての自動化が可能になる。

さらに本実施の形態においては、図１４に示すように、キャップ１３のフランジ１４が取付け座１２に圧着され、しかも感温弁が閉じている状態において、なお少量の水の流動を許容するために、弁体２６に切欠き２７を設けるようにしている。ここで小孔に代えて切欠き２７を弁体２６に形成しているために、異物が詰まり難くなり、これによって水の流動が阻害される事故を防止できるようになる。

以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願に含まれる発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態におけるキャップ１３に一体に連設されるアーム２０から成るフレームの構造については、各種の設計変更が可能である。またキャップ１３の絞り孔１６に挿入されるテーパロッド４０の形状についても、その全長の内の一部のみをテーパ状にし、これによって一部のリフトの部分で流量の制御を行なうようにしてもよい。

本願発明は、複数の開弁動作を行なう弁装置として流体の流れの制御に広く適用可能であり、とくに自動車用エンジンの冷却水の切換えに用いて好適な弁装置である。

弁装置を組立てた状態の縦断面図である。 フレームを連設したキャップの外観斜視図である。 キャップの平面図である。 キャップの正面図および縦断面図である。 キャップの底面図である。 ボトムプレートを構成するばね受けの平面図である。 同ばね受けの縦断面図である。 感温弁の弁体の平面図である。 同感温弁の縦断面図である。 テーパロッドを備えるリングの平面図である。 同リングの側面図および正面図である。 同リングの縦断面図である。 水圧によってキャップが取付け座から離間して大量の水を流している状態の縦断面図である。 感温弁の弁体の切欠きを通して少量の水を流している状態の縦断面図である。 感温弁が開弁動作を行なっているときの断面図である。

符号の説明

１０ ケーシング
１１ 接続筒
１２ 取付け座
１３ キャップ
１４ フランジ
１５ 取付け用ばね
１６ 絞り孔
２０ アーム（フレーム）
２１ 係止用凹部
２２ ばね受け（ボトムプレート）
２３ 段部（エッジ）
２５ コイルばね
２６ 弁体
２７ 切欠き
２８ 受け部
２９ 感温ケース
３０ ワックス
３１ スプール
３２ ロッド
３３ ガイド部材
３４ Ｏリング
３８ 周溝
３９ リング
４０ テーパロッド
４１ 切欠き
５１〜５３ 水の流れ

Claims (6)

1. ケーシング内の流路を塞ぐように絞り孔を設けたキャップを有し、該キャップが取付け用ばねによって取付け座に弾性的に押圧され、しかも前記キャップ上に感温弁が設けられ、該感温弁はケーシング内を通過する流体の温度に応じて開閉動作をする弁装置において、
   前記感温弁の弁体とともに移動する可動部に流量制御部材が設けられ、該流量制御部材が前記キャップの絞り孔内に挿入されて流量の制御が行なわれることを特徴とする弁装置。
2. 前記流量制御部材の軸線方向に沿う太さが異なっており、前記絞り孔内における前記流量制御部材の挿入深さによって隙間の面積が変化することを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
3. 前記流量制御部材がテーパ状のロッドから構成され、前記弁体の開度が大きくなるに従って前記ロッドが前記絞り孔から次第に抜出すことを特徴とする請求項２に記載の弁装置。
4. 前記感温弁を保持するフレームが合成樹脂成形体から構成され、該フレームに前記キャップが一体に連設されることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
5. 前記キャップのフランジであって取付け座に圧着される部位に一体的にアームが設けられ、該アームによって前記感温弁を保持するフレームが形成されることを特徴とする請求項４に記載の弁装置。
6. 前記感温弁の弁体の外周部に少量の流体の流動を許容する切欠きが形成されることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
   

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