JP2011231707A - 冷却液調整弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジエータへのエンジンの冷却液の供給量を調整する際に、低コストで、応答性を高めることができ、かつ、流量調整により冷却液温度のオーバーシュートやハンチングを抑えることができる冷却液調整弁を提供する。
【解決手段】冷却液調整弁は、電子制御により前記冷却液通路を開閉する電子制御弁５を備える。また、冷却液調整弁は、冷却液の温度に基づく感温部材の形状変化により、冷却液通路を開閉するとともに、前記冷却液通路を流れる冷却液の流量を変化させる弁体４４の開度が変えられる感温弁４とを備える。電子制御弁５は、冷却液通路の感温弁４の下流側に設けられている。電子制御弁は、ダイヤフラム弁５１と、パイロット弁となる電磁弁６とを備えたパイロット式開閉弁となっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、冷却液通路の冷却液の流れを制御する冷却液調整弁に関する。

従来、自動車のエンジンの冷却において、エンジンの暖気性能の向上等を目的として、エンジンとラジエータとの間で冷却水（冷却液）を循環させるメイン通路と、このメイン通路とは別に、ラジエータをバイパスしてそのままエンジンに戻すパイパス通路を設け、かつ、メイン通路に向う冷却液の流量を調整する調整弁を設けることが知られている。このような機構によれば、エンジンが相対的に低温の場合には、調整弁を閉もしくは小さな開度として、冷却水がラジエータに向うのを抑制してエンジン部分で循環させることにより冷却水温度を上昇させ、迅速にエンジンの温度を所定の温度に上昇させることができる。

前記調整弁としては、ワックスサーモスタットを用いたサーモバルブが用いられている。サーモバルブのワックスサーモスタットは、ワックスが入った容器に出入自在にシャフトが設けられ、ワックスの温度上昇に基づく膨張によりシャフトが押し出されて弁を開放するようになっている。また、サーモバルブの弁体は、全閉から全開となるまで比較的広い温度範囲に渡って移動するので、冷却水温度の上昇により閉から弁体が開方向に移動し始めた後も温度により開度が変化し、温度に基づく流量の調整が可能となっている。

しかし、サーモバルブは、冷却水温の変化に対する応答性が悪く、作動に時間がかかるため、例えば、エンジンの急な過負荷運転等による冷却水温の急上昇に迅速に対応することができないという問題がある。
また、温度制御は、ワックスサーモスタットの前記シャフトのストローク（弁の開度）と、温度との関係に依存し、運転状況や、最適燃焼効率に合わせて冷却水温度を制御することができなかった。

そこで、冷却水通路にサーモバルブと、電磁アクチュエータ（ソレノイド）を有する電磁弁とを並列に配置し、サーモバルブにより温度変化に基づいて冷却水の流量を調整するとともに、サブ的に電磁弁でも冷却水の流量を調整している。これにより、エンジン温度が上昇した際に、サーモバルブでの冷却水の流量の増加の遅れを、電磁弁を開放することで補うことができる。電磁弁は、制御装置から開閉を制御できるので、冷却水の流量を運転状況や最適燃焼効率に対応して電磁弁の開閉を制御することにより、サーモバルブの温度特性に基づく弁の開度による冷却水の流量調整を制御するようになっている。

また、サーモバルブと、電磁弁とが冷却水通路に並列に配置されているので、いずれか１つの弁を用いた場合よりも、それぞれの弁の流量を小さくすることができる。特に、サーモバルブをメインで用い、電磁弁をサブで用いるので、小さな電磁弁を用いることが可能となる。

特許第３８５９３０７号公報

ところで、サーモバルブと、電磁弁が並列に配置されているため、どちらか一方が開となっていれば、冷却水の流れを完全に止めることができない。
例えば、サーモバルブの弁体が開弁を開始する冷却水の温度は、応答性等を考慮して、エンジンの燃焼効率に適した冷却水の温度より低く設定されており、エンジン始動時の暖気運転時に未だ十分にエンジンが温まっていない状態で、サーモバルブが開弁を開始してしまうと、電磁弁が閉であっても、冷却水がラジエータで冷却され、暖気に時間がかかることになる。

なお、一般的に、オンオフ制御の電磁弁だけで冷却水の流れを制御した場合に、弁の開度による流量の調整ができないので、冷却水温度が設定温度となった後も電磁弁のオンオフに基づいて冷却水温度にオーバーシュートやハンチングが生じ易い。
また、電子制御により開度の調整が可能なコントロールバルブ（調節弁）を用いた場合には、電子的に冷却液通路の流量を制御することが可能であり、例えば、最適燃焼効率とするように冷却液の温度制御を行うことも容易に可能であるが、コントロールバルブおよびその制御装置が複雑になり、コストアップは避けられない。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、エンジン等の冷却すべき熱源と、ラジエータ等の冷却装置との間で冷却液を循環させた際に冷却装置への冷却液の供給量を調整することにより、冷却液の温度を目的温度に制御する際に、低コストで、応答性を高めることができ、かつ、流量調整により冷却液温度のオーバーシュートやハンチングを抑えることができる冷却液調整弁を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の冷却液調整弁は、前記冷却液通路に設けられて冷却液の流れを調製する冷却液調整弁であって、
電子制御により前記冷却液通路を開閉する電子制御弁と、
冷却液の温度に基づく感温部材の形状変化により、前記冷却液通路を開閉するとともに、前記冷却液通路を流れる冷却液の流量を変化させる弁体の開度が変えられる感温弁とを備え、
前記電子制御弁は、前記冷却液通路の前記感温弁の下流側に設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、流量の調節が可能な感温弁と、オンオフ制御することが可能な電子制御弁とが直列に組み合わされているので、電子制御弁を制御することで応答性に優れた制御を行うことができるとともに、感温弁により冷却液の流量が調整されることで、電子制御弁のオンオフ制御により生じる冷却液温度のオーバーシュートやハンチングを抑えることができる。さらに、低温時に冷却液の流れを電子制御弁で遮断して、冷却液温度の上昇を早めることができる。

また、電子制御弁が感温弁より下流側にあるので、電子制御弁が閉となっても、感温弁に冷却液が至り、冷却液温度により感温弁が制御される状態とすることができる。なお、電子制御弁を感温弁の上流側に配置した場合に、電子制御弁が閉では、感温弁が熱源側で暖められる冷却液に接することがなく、感温弁が正常に作動しない。

請求項２に記載の冷却液調整弁は、請求項１に記載の発明において、前記電子制御弁は、前記感温弁の前記弁体が開き始める開弁開始時の冷却液温度より高い所定の設定温度で開閉するように制御されることを特徴とする。

請求項２に記載の冷却液調整弁によれば、感温弁が開弁を開始する冷却液温度より高い温度で電子制御弁を開閉しているので、前記設定温度以下では、電子制御弁を閉状態に保持するように制御することが可能である。したがって、冷却水温度が設定温度より低い状態で冷却装置に送られて冷却水温度の適切な温度への上昇が妨げられるのを防止することができる。なお、電子制御弁の制御において、冷却液の温度を調整するためには、例えば、電子制御弁が冷却装置へ冷却液を送る部分に設けられている場合に、電子制御弁を閉とする冷却液温度より、電子制御弁を開とする冷却液温度が高い必要があり、電子制御弁を開とする設定温度と、電子制御弁を閉とする設定温度は異なるものである。

請求項３に記載の冷却液調整弁は、請求項２に記載の発明において、前記感温弁は、前記感温部材と、前記弁体と、前記弁体を閉方向に付勢する付勢手段とを備え、
前記感温部材は、温度上昇に伴って伸長することにより前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を開方向に付勢し、
前記感温部材の付勢力と前記付勢手段の付勢力とが、前記設定温度より高い温度で前記感温部材が最も長く伸長するように設定されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明においては、温度上昇に基づいて伸長する感温部材が、付勢手段の付勢力に抗して感温弁の弁体を開方向に付勢することで弁体の開度が高くなる。また、電子制御弁が開閉する設定温度より高い温度で感温部材の伸長が最長となるので、例えば、温度上昇に基づいて電子制御弁が開となった際に、感温弁の弁体の開度は最大となっていないことになる。

したがって、電子制御弁が開となった後も感温弁の開度が上昇可能なので、例えば、電子制御弁が閉から開となった設定温度における感温弁の弁体の開度は、前記設定温度より高い温度で、感温部材が最も伸長した場合の感温弁の弁体の開度より小さいことになる。
これにより、電子制御弁が開となった状態で、さらに冷却液の温度が上昇した場合に、感温弁により冷却液通路の冷却液の流量をさらに多くして、上述のオーバーシュートやハンチングを抑制できる。

請求項４に記載の冷却液調整弁は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記感温弁の前記弁体の開閉時の移動方向と、前記電子制御弁に設けられた弁体の開閉時の移動方向とが異なる方向とされていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明においては、感温弁の弁体の開閉時の移動方向と、電子制御弁に設けられた弁体の開閉時の移動方向とを同じとして直列に配置した場合よりも、感温弁と電子制御弁とを近接して配置した際に冷却液調整弁の小型化が可能となる。特に、１つのケース（ボディ）内に感温弁と電子制御弁とを配置する場合に小型化を図ることができる。

請求項５に記載の冷却液調整弁は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記電子制御弁は、前記冷却液通路を開閉する弁体としてのダイヤフラム弁およびダイヤフラム弁用弁座と、
前記感温弁の前記弁体と前記感温弁の下流側に設けられた前記ダイヤフラム弁との間に設けられ、前記ダイヤフラム弁の上流側の液圧によりダイヤフラム弁を開方向に押圧するための中間室と、
前記ダイヤフラム弁の前記ダイヤフラム弁用弁座の反対側に設けられ、前記中間室と連通することにより、前記ダイヤフラム弁の上流側の液圧により前記ダイヤフラム弁を前記ダイヤフラム弁用弁座に向けて押圧するためのダイヤフラム室と、
前記ダイヤフラム室と、前記ダイヤフラム弁の下流とを連通するパイロット通路と、前記パイロット通路を開閉するパイロット弁とを備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明においては、電子制御弁がダイヤフラム弁とパイロット通路とパイロット弁とを有するパイロット式開閉弁となっている。したがって、ダイヤフラム弁により開となった際に大きな流量を確保できるとともに、ダイヤフラム弁をパイロット弁となる小さな電磁弁などで開閉することが可能となり、コストダウンを図ることができる。

請求項６に記載の冷却液調整弁は、請求項１から請求項５に記載の発明において、前記電子制御弁は、当該電子制御弁を開閉動作させるための電磁アクチュエータを備え、
前記電磁アクチュエータは、非通電状態において前記電磁制御弁が開となるように動作し、通電状態において前記電磁制御弁が閉となるように動作することを特徴とする。

請求項６に記載の冷却液調整弁においては、電子制御弁の電磁アクチュエータへの電力の供給が止まるトラブルが発生した場合に、電子制御弁が開となるので、例えば、冷却装置への冷却液の送液が止まることがなく、冷却液の温度が高くなりすぎるのを防止できる。また、電子制御弁と、感温弁とが直列に配置されているので、電子制御弁が閉じない状態となっても、感温弁により、冷却液通路が開閉制御されるとともに、冷却液の流量が制御され、冷却液の温度が低下しすぎるのも防止されることになり、フェイルセーフとなっている。

本発明によれば、感温弁を用いていても、冷却液温度に対する冷却液の流量の調整の応答性を高いものとすることができる。また、感温部材の温度特性にかかわらず、任意に冷却液の流量を設定可能となる。また、感温弁の弁体の開度に係らず、電子制御弁により冷却液通路を閉とすることができ、低温の冷却液の温度上昇を早めることができる。さらに、電子制御弁でオンオフ制御を行っても感温弁で流量が調節されるので、オーバーシュートやハンチングを抑制できる。

本発明の実施形態に係る冷却液調整弁を示す斜視図である。 前記冷却液調整弁を示す斜視図である。 前記冷却液調整弁を示す背面図である。 前記冷却液調整弁を示す断面図である。 前記冷却液調整弁を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１から図５に示すように、冷却液調整弁は、冷却液の流入口１と流出口２とを備えたボディ（ケース）３とサーモバルブである感温弁４と、パイロット式開閉弁である電子制御弁５とを備えている。また、冷却液調整弁は、冷却液通路上に配置されており、冷却液通路の上流側が流入口１に接続され、冷却液通路の下流側が流出口２に接続され、冷却液調整弁のボディ３が冷却液通路の一部となる。なお、図４において、感温弁４の内部構造の図示を省略し、図５において、電子制御弁５の後述の電磁弁６の内部構造の図示を省略している。

また、冷却液調整弁は、例えば、自動車のエンジン側とラジエータとの間で冷却液（冷却水）を循環させる冷却液通路に設けられるものである。冷却液通路には、エンジン側とラジエータとの間で冷却液を循環させるメイン通路と、ラジエータをバイパスしてエンジン側だけ冷却液を循環させるためのサブ通路とがあり、この冷却液調整弁は、メイン通路のラジエータ側に向う位置で、ラジエータに向う冷却液の流量を調整するためのもので、冷却液調整弁を全閉にすると、冷却液がラジエータに送られず全ての冷却液がサブ通路を通ってエンジン側で循環する。また、冷却液調整弁の開度等により、ラジエータに送られる冷却液の量とラジエータに送られずにエンジン側を循環する冷却の液の量が調整されることになる。なお、冷却液調整弁をサブ通路側に設けてもよい。

ボディ３は、前記流入口１から流入する冷却液の通路を兼ねるとともに、内部に感温弁４が収容される感温弁収容部３１と、流出口２を備えて冷却液を流出する流出通路部３２と、電子制御弁５のダイヤフラム弁５１が収容されるダイヤフラム弁収容部３３と、前記電子制御弁５の電磁アクチュエータを備えた電磁弁６が取り付けられる電磁弁接続部３４と、流出通路部３２が接続されるとともに内部に流出室３５を有する流出室部３６とを備えるものである。

感温弁収容部３１は、概略円筒状で、前記流入口１側端部に概略矩形状のフランジ部３７を備え、フランジ部３７がエンジン側の部材に固定されるとともに、それによりエンジン側の冷却液の導出口に冷却液の流入口１を有する感温弁収容部３１が連通した状態に接続される。感温弁収容部３１内には、図４に示すように、感温弁４をボディ３に固定するとともに、感温弁４の後述の弁座４１を有する感温弁支持部３８が形成されている。

流出通路部３２は、管状に形成され、ラジエータへの冷却液の通路となる配管８が接続されている。また、管状（円筒状）の流出通路部３２の軸方向と、円筒状の感温弁収容部３１との軸方向とは平行とされている。また、感温弁収容部３１の方が流出通路部３２より径が大きく、流出通路部３２および感温弁収容部３１をそれらの軸方向から見た場合に、感温弁収容部３１の範囲内に流出通路部３２が配置されている。また、流出通路部３２と感温弁収容部３１との間に、前記流出室部３６が配置されている。

ダイヤフラム弁収容部３３は、短い円筒状に形成され、基端部が前記流出室部３６に接続され、先端部が開口されるとともに円形の開口の周囲にフランジ部３９が形成されている。ダイヤフラム弁収容部３３の基端部は、上述のように流出室部３６に接続されるとともに、流出通路部３２の基端部の外周部および感温弁収容部３１の基端部の外周部に接続された状態となっている。

また、ダイヤフラム弁収容部３３の前記フランジ部３９には、短い円筒状のカバー９のフランジ部３９が固定されることで、ダイヤフラム弁収容部３３の開口がカバー９により密閉した状態に閉塞されている。また、円筒状のダイヤフラム弁収容部３３およびカバー９は、同軸状に配置されるとともに、これらの軸方向が、流出通路部３２および感温弁収容部３１の軸方向と直交している。

電磁弁接続部３４は、概略円筒状に形成される本体部の左右に電磁弁６を締結するための締結部を設けたものであり、電磁弁６がビス等により締結されている。また、電磁弁接続部３４の軸方向は、ダイヤフラム弁収容部３３の軸方向に直交するとともに、流出通路部３２および感温弁収容部３１の軸方向に直交している。

流出室部３６は、ダイヤフラム弁収容部３３に接続されるとともに、同軸上に配置されている。また、流出室部３６は、そのダイヤフラム弁収容部３３側が、ダイヤフラム弁収容部３３と略同径の概略円筒状に形成され、ダイヤフラム弁収容部３３から離れた端部側の径が小さくなっている。また、流出室部３６のダイヤフラム弁収容部３３と同径となる部分には、流出通路部３２および感温弁収容部３１が接続されている。

前記感温弁４は、サーモバルブであり、感温材料としてワックスが収容されたワックスケース４２と、ワックスケース４２に対して相対的に進出および後退可能となるようにこのワックスケース４２に挿入されたシャフトと、シャフトを収容したシャフトケース４３と、ワックスケース４２と一体のシャフトケース４３に一体に設けられた弁体４４と、この弁体４４に対応した前記弁座４１と、弁体４４を弁座４１に押し付ける方に付勢する付勢手段としてのコイルばね４５とを備える。

感温弁４は、上述のように感温弁収容部３１の内部に設けられた感温弁支持部３８に支持されるとともに前記シャフトが感温弁支持部３８に固定され、感温弁支持部３８に固定的に設けられた弁座４１に対してシャフトではなくワックスケース４２が移動自在となっている。この際にワックスケース４２とシャフトケース４３の一部と弁体４４とが一体に移動する。

また、ワックスケース４２は、冷却液通路の弁体４４より上流側にあり、常時冷却液内に配置された状態となっている。なお、ワックスケース４２が配置される部分は、上述のサブ通路を通ってエンジン側を循環した状態の冷却液の流れの直ぐそばとなっており、感温弁４が全閉で、冷却液が感温弁収容部３１を通って流出通路部３２に向うように流れていなくても、流出通路部３２の内部の冷却液が入れ替わり、エンジン側を循環する冷却液と略同等の温度となっている。したがって、ワックスケース４２は、感温弁４の開閉に係らず常時エンジン側を循環する冷却液の温度に対応して内部のワックスが膨張もしくは収縮するようになっている。

冷却液の温度の上昇により、ワックスケース４２内のワックスが膨張すると、ワックスケース４２からシャフトが押し出されるが、シャフトがボディ３に固定されているので、ワックスケース４２が弁座４１から離れるように移動し、ワックスケース４２と一体に移動する弁体４４が弁座４１から離れて開弁するようになっている。

また、冷却液の温度の下降によりワックスケース４２内のワックスが収縮すると、コイルばね４５の付勢力によりワックスケース４２内にシャフトが押し戻され、ワックスケース４２と一体に移動する弁体４４が弁座４１に押し付けられることになる。この際に、冷却液の温度に基づくワックスの体積変化により、ワックスケース４２からのシャフトの進出長さが変位し、弁体４４と弁座４１の距離、すなわち弁の開度が変位する。この開度の変位により、冷却液の流入通路を兼ねる感温弁収容部３１内の冷却液の流量を調整することができる。

すなわち、感温弁４は、冷却液の温度に基づいて冷却液通路の冷却液の流量を調整可能となっている。
ワックスと、このワックスが収容されたワックスケース４２とワックスの膨張・収縮により進出・後退するシャフトとは、全体の長さが冷却液の温度により変化することになり、冷却液の温度変化で形状変化する感温部材となる。

電子制御弁５は、冷却液通路を開閉する弁体としてのダイヤフラム弁５１およびダイヤフラム弁用弁座５２と、感温弁４の弁体４４と感温弁４の下流側に設けられたダイヤフラム弁５１との間に設けられ、ダイヤフラム弁５１の上流側の液圧によりダイヤフラム弁５１を開方向（ダイヤフラム弁用弁座５２から離れる方向）に押圧するための中間室５３とを備える。

また、電子制御弁５は、ダイヤフラム弁５１のダイヤフラム弁用弁座５２の反対側に設けられ、中間室５３と連通することにより、ダイヤフラム弁５１の上流側の液圧によりダイヤフラム弁５１をダイヤフラム弁用弁座５２に向けて押圧するためのダイヤフラム室５４と、中間室５３とダイヤフラム室５４とを連通する第１通路５５および第２通路５６とを備える。

また、電子制御弁５は、ダイヤフラム弁５１をダイヤフラム弁用弁座５２に向けて付勢するダイヤフラム弁用付勢手段としてのコイルばね５７と、ダイヤフラム室５４に対してダイヤフラム弁５１の下流側に設けられた流出室３５を連通させる第１通路５５およびパイロット通路５８と、このパイロット通路５８を開閉するパイロット弁としての電磁弁６とを備える。

ダイヤフラム弁５１は、円板状の内周部を備えるとともに、内周部より外周側となる外周部を備えるダイヤフラム５１ａと、ダイヤフラム５１ａの内周側の円板状の部分のダイヤフラム弁用弁座５２の反対側となる部分に重ねて配置されるプレッシャプレート５１ｂとを備える。ダイヤフラム５１ａの外周部は、内周側の円板状の部分に対して直交する方向（ダイヤフラム弁用弁座５２の反対方向）に曲げられた後にＵ字状に湾曲させられて外側に広がる形状となっており、この部分が弾性変形することで、円板状の内周部がこの内周部に直交する方向に変位可能となっている。

弾性部材からなるダイヤフラム５１ａの外縁部は、ボディ３のダイヤフラム弁収容部３３のフランジ部３９と、カバー９のフランジ部９１とが接合されている部分の内周側に全周に渡って固定され、ダイヤフラム弁収容部３３の内部をカバー９側と、弁座５２側とに隔離している。
ダイヤフラム弁収容部３３のダイヤフラム５１ａ（ダイヤフラム弁５１）によって隔離されたダイヤフラム弁収容部３３のカバー９側（弁座５２の反対側）がダイヤフラム室５４となっている。

また、ダイヤフラム５１ａ（ダイヤフラム弁５１）に隔離されたダイヤフラム弁収容部３３のダイヤフラム室５４の反対側に弁座５２が配置されている。弁座５２は、円筒状に形成されるとともに内部が前記流出室３５となる空間を構成する部分の先端部となっている。

また、円環状の弁座５２に対して、ダイヤフラム弁５１が同芯上に配置されている。また、ダイヤフラム弁５１のダイヤフラム５１ａの内周側の円板状の部分より、弁座５２の径が小さくなっている。また、ダイヤフラム５１ａの外周部が上述のように弁座５２の反対側に屈曲して弁座５２から離れた部分で湾曲してフランジ部３９の内周側の部分に至るので、ダイヤフラム５１ａの円板状の部分の外側に円環状の空間ができた状態となっている。

この空間は、上記弁座５２の外側となることで、ダイヤフラム弁５１が閉じた状態では、流出室３５と隔離された状態となっている。また、前記空間は、感温弁４が配置される感温弁収容部３１に連通する前記中間室５３の一部となっている。
したがって、先端が弁座５２となるとともに流出室３５を構成する円筒部分の内部と外部が隔離されており、外部が中間室５３を介して前記感温弁収容部３１に連通し、内部が流出通路部３２に連通している。
弁座５２からダイヤフラム弁５１が離れて開となると、上述の先端に弁座５２が設けられ、内部が流出室３５となる円筒部分の内部と外部が連通し、感温弁収容部３１から流出通路部３２側に冷却液を流すことが可能となる。

また、プレッシャプレート５１ｂは、その中央部に先端部が拡径した係合突起５１ｃを備え、当該係合突起５１ｃがダイヤフラム５１ａの中央部を貫通するとともに、ダイヤフラム５１ａに係合することによって、プレッシャプレート５１ｂにダイヤフラム５１ａが固定されている。プレッシャプレート５１ｂは、ダイヤフラム室５４内の液圧により押されて、ダイヤフラム弁５１を弁座５２側に押し付けるためのものである。

また、プレッシャプレート５１ｂと、カバー９との間には圧縮した状態のコイルばね５７が設けられ、プレッシャプレート５１ｂ（ダイヤフラム弁５１）を弁座５２に向けて付勢している。コイルばね５の一端は、プレッシャプレート５１ｂに係止され、他端は、カバー９の内面側の中央に掲載された円筒部９２に収容された状態となっている。

パイロット弁となる電磁弁６は、弁体６２が内部に配置される先端部６１に上述の第１通路５５、第２通路５６およびパイロット通路５８が接続されている。電磁弁６の弁体６２は、電磁アクチュエータで前後に作動して、パイロット通路５８の電磁弁６側を開閉するようになっている。また、電磁弁６の先端部６１の弁体６２が移動する空間には、第１通路５５および第２通路５６のそれぞれの一方の端部が連通した状態となっている。電磁弁６が閉じた状態では、中間室５３に連通する第１通路５５と、ダイヤフラム室５４に連通する第２通路５６とが電磁弁６内で連通し、これら第１通路５５および第２通路５６と、流出室３５に連通するパイロット通路５８との間が遮断した状態となっている。

これにより、電磁弁６が閉じた状態では、第１通路５５と第２通路５６とにより中間室５３と、ダイヤフラム室５４とが連通した状態となっている。
ダイヤフラム弁５１が閉じた状態では、中間室５３と流出室３５とがダイヤフラム弁５１により遮断さている。

ここで、感温弁４が開となると、流入口１から感温弁収容部３１を経て中間室５３に冷却液が流入した状態で、冷却液の液圧が中間室５３にかかった状態となっている。また、中間室５３とダイヤフラム室５４とは、上述のように第１通路５５と第２通路５６とにより連通されているので、中間室５３にかかる液圧により、冷却液がダイヤフラム室５４に流入するとともにダイヤフラム室５４にも冷却液の液圧が作用した状態となる。この場合に、中間室５３の液圧と、ダイヤフラム室５４の液圧は略等しくなる。

この状態で、ダイヤフラム弁５１は、その弁座５２側の面の外周部分が中間室５３に臨んでおり、ダイヤフラム弁５１の外周部分にだけ弁座５２から離れる側に冷却液の液圧が作用している。また、ダイヤフラム弁５１は、その弁座５２の反対側となる面のほぼ全体がダイヤフラム室５４に臨んでおり、ダイヤフラム弁５１の略全面に弁座５２に向う冷却液の液圧が作用している。ダイヤフラム弁５１の弁座側とその反対側とでほぼ同じ冷却液の液圧が作用することになるが、受圧面積がダイヤフラム弁５１の弁座５２の反対側（ダイヤフラム室５４）の方が広く、ダイヤフラム弁５１は弁座５２に向って押圧されて閉じた状態となり、電子制御弁５が閉の状態となる。

さらに、ダイヤフラム弁５１は、コイルばね５７により弁座５２側に付勢されており、感温弁４が閉で、中間室５３およびダイヤフラム室５４への冷却液の流入が遮断され、中間室５３およびダイヤフラム室５４で液圧が作用していない場合でも、ダイヤフラム弁５１が閉じた状態が保持される。

感温弁４が開の状態で、パイロット弁としての電磁弁６が開となるとパイロット通路５８と、電磁弁６の先端部６１に連通する第１通路５５および第２通路５６が連通した状態となる。この場合に、電磁弁６が開となる前に、第１通路５５と第２通路５６とが連通していることにより、ダイヤフラム室５４に冷却液の液圧がかかった状態となっているのに対して、流出通路部３２に連通する流出室３５には液圧が作用しておらず、ダイヤフラム室５４から流出室３５への冷却液の流れが生じることになる。

すなわち、ダイヤフラム室５４に連通する第２通路５６から流出室３５に連通するパイロット通路５８に冷却液が流れる。第２通路５６では、電磁弁６が閉の場合に、電磁弁６の先端部６１からダイヤフラム室５４に向って冷却液が流れていたのに対して、電磁弁６が開では、ダイヤフラム室５４から先端部６１に冷却液が流れることになる。これにより、第１通路５５および第２通路５６を介して中間室５３からダイヤフラム室５４に冷却液を流すことができなくなり、ダイヤフラム室５４から流出室３５に冷却液が流れてダイヤフラム室５４の圧が抜ける。それに対して、中間室５３では、感温弁収容部３１側から冷却液が流入し続けることで、冷却液の液圧が作用した状態となっている。これにより、ダイヤフラム弁５１にダイヤフラム室５４からの液圧が作用しなくなり、ダイヤフラム弁５１が中間室５３側だけから液圧を受け、ダイヤフラム弁５１が弁座５２から離れる方向に押されることになる。これにより、コイルばね５７の付勢力に抗して、ダイヤフラム弁５１が弁座５２から離れて開となり、中間室５３から流出室３５に冷却液が流されることになる。すなわち、電子制御弁５が開となる。

また、ダイヤフラム弁が開となって上述のように冷却液が流れても、ダイヤフラム室５４より中間室５３側の方が液圧が高い状態が維持され、ダイヤフラム弁５１は開放した状態に保持される。
電磁弁６を閉とすると、パイロット通路５８の流れが停止し、再び、第１通路５５および第２通路５６とにより、中間室５３からダイヤフラム室５４に冷却液が流れ、ダイヤフラム室５４の液圧により、ダイヤフラム弁５１が弁座５２側に押されて再びダイヤフラム弁５１が閉となり、電子制御弁５が閉となる。

なお、感温弁４が全閉の場合には、中間室５３に冷却液の液圧がなく、パイロット弁である電磁弁６が開となっても、ダイヤフラム弁５１を開放することができず、電子制御弁５は閉じた状態のままとなる。なお、感温弁４が全閉の場合に、中間室５３およびダイヤフラム室５４の両方において冷却液の液圧が無い状態となるので、コイルばね５７によりダイヤフラム弁５１が閉側に付勢されて電子制御弁５が閉に保持されるが、コイルばね５７を設けないものとしてもよく、この場合には、ダイヤフラム弁５１の弾性によりダイヤフラム弁５１が閉側に保持され、電子制御弁５が閉に保持される。
このような電子制御弁５は、オンオフ弁として機能し、弁の開度を調節できる構造とはなっていない。また、パイロット通路５８を開閉できればよいので、電磁弁６は小型ものでよく、小型の電磁弁６の開閉により、大きなダイヤフラム弁５１を開閉し、開となった際に大きな流量で冷却液を流すことが可能となる。

以上のように、感温弁４と電子制御弁５とが冷却通路に直列に配置された冷却液調整弁においては、熱源で冷却液の冷却対象としてのエンジンと、エンジンの冷却により熱くなった冷却液を冷却する冷却装置としてのラジエータとの間の冷却液通路の冷却液の流れを調整することになる。
ここで、感温弁４は、ワックスやコイルばね４５の仕様変更等により、温度特性を変更可能であり、温度上昇時に開弁開始する温度と、全開となる温度と、温度降下時に閉弁開始する温度と、全閉となる温度とを設計時にある程度まで設定することができる。

この実施形態では、例えば、一例として感温弁４の開弁開始温度を８８℃（８６〜９０℃）とし、全開となる温度を１００℃としてもよい。また、電子制御弁５は、その開閉を例えばエンジンコントロールユニット等の制御装置に制御されることになり、設定変更により開閉する温度を変更可能であるが、一例として開となる温度を９５℃とし、閉となる温度を９３℃としてもよい。

このような温度設定では、電子制御弁５の開弁温度及び閉弁温度（開閉温度）が感温弁４の開弁開始温度より高く、かつ、感温弁４の全開となる温度が、電子制御弁５の開弁温度および閉弁温度より高くなっている。電子制御弁５の開弁温度および開閉温度と、感温弁４の開弁開始温度および全開となる温度が上述のような関係となっていればよく、これらの温度の具体的な値は、状況に応じて設定することができる。

また、感温弁４の全開となる温度を、電子制御弁５の開弁温度および閉弁温度より高くするためには、上述のワックスケース４２とシャフトからなる感温部材が、温度上昇に伴ってコイルばね４５の付勢力に抗して弁体４４を開方向、すなわち、弁座４１から離れる方向に付勢するに際し、感温部材の付勢力と、コイルばね４５の付勢力とが、電子制御弁の開弁温度および開閉温度となる設定温度より高い温度で前記感温部材が最も長く伸長するように感温弁４の仕様を決定する必要がある。

この冷却液調整弁にあっては、エンジンを始動すると、その際の冷却液温度が、電子制御弁５の開弁温度および感温弁４の開弁開始温度より低いので、冷却液調整弁は閉となっている。したがって、冷却液は冷却装置であるラジエータに送られず、エンジン側を循環することになり、冷却液は冷却されることなくエンジンで加温されて温度上昇する。

冷却液の温度が感温弁４の開弁開始温度を超えると、感温弁４が開弁開始するが、未だ電子制御弁５の開弁温度には至らず、感温弁４と直列に配置された電子制御弁５が閉となっていることで冷却液調整弁は閉を維持し、エンジン側だけで循環する冷却液はさらに温度上昇する。

冷却液の温度が電子制御弁５の開弁温度に至ると、電子制御弁５が開弁する。この際には、既に感温弁４が開弁開始するとともに、冷却液の温度上昇に基づいて弁体４４の開度が大きくなっている。したがって、冷却液調整弁が開となり、エンジン側からラジエータに冷却液が送られるとともに、エンジン側だけではなく、エンジンとラジエータとの間で冷却液が循環し、冷却液はラジエータで冷却される。

ここで、エンジン開始から冷却液が加熱されて温度上昇して電子制御弁５が開となる温度まで、感温弁４が開弁開始してもラジエータに冷却液が送られないので、エンジン開始時から迅速に冷却液を所望の温度まで上昇させることができる。

また、電子制御弁５が開弁温度となって冷却液調整弁が開となった際に、冷却液の温度が高くなっていることで、感温弁４の弁体４４の開度はかなり広くなっており、電子制御弁５が開となった場合には、比較的大きな流量でラジエータに冷却液が流れることになる。これにより速やかに冷却液が冷却されることになり、電子制御弁５が開弁する冷却液の温度より大きく冷却液の温度が上がるのを抑制することができる。さらに、電子制御弁５が開となって冷却液調整弁が開となった後に冷却液が未だ温度上昇している場合に、感温弁４の弁体４４の開度がさらに広くなり、より大きな流量で冷却液がラジエータに送られる。これにより、冷却液の温度上昇が抑えられることによって、冷却液の温度制御において、冷却液の温度上昇のオーバーシュートを低く抑えることができる。

上述のように、冷却液調整弁が開となると、既に冷却液に温められた状態の感温弁４で大きな流量で冷却液が流されることにより、冷却液温度が降下し始めることになる。冷却液温度が降下し始めると、冷却液温度に対応して感温弁４で弁体４４の開度が小さくなっていき、ラジエータに送られる冷却液の流量が少なくなっていく。これにより、冷却液の温度の降下速度が緩やかになる。冷却液の温度が電子制御弁５の閉弁温度に達すると、感温弁４が全閉となっていない状態でも冷却液調整弁が閉となる。

この際に上述のように感温弁４を通過する冷却液の液量が、電子制御弁５を全閉から全開にしたときよりもかなり少なくなっているので、冷却液の温度降下速度が遅くなっており、冷却液調整弁を閉とした後に冷却液の温度が大きく下がるのを防止することができる。また、電子制御弁５の閉弁温度となることにより冷却液調整弁が閉となるので、感温弁４単独で用いた場合のように、所望の温度より低くなっても感温弁４の弁体が全閉とならずに少しだけ開いた状態となっていることにより、冷却液の温度が下がり過ぎるようなこともない。すなわち、冷却液の温度制御において、冷却液の温度降下のオーバーシュートを抑えることができる。

以上のことから、オンオフ弁となる電子制御弁を単独で用いて冷却液の温度を制御した場合よりも、冷却液温度のオーバーシュートやハンチングを抑えることができる。
また、温度に対する応答性が必ずしも速くない感温弁４を用いているが、感温弁４は、上述のように電子制御弁５が開となった場合に、冷却液調整弁を流れる冷却液の流量を決めるように用いられている。すなわち、冷却液温度に基づいて冷却液調整弁を開閉しているのは、電子制御弁であり、制御装置により制御される電子制御弁の開閉により温度制御しているので、高い応答性を確保した状態で上述のように制御すべき冷却液温度のオーバーシュートやハンチングを防止できる。

また、電子制御を必要とせず、安価な感温弁４と、オンオフ制御で使用可能で安価なオンオフ弁である電子制御弁５とを直列に配置して用いることにより、比較的複雑な電子制御を必要とし高価なコントロールバルブを用いた場合に比較して、冷却液調整弁を低コストで応答性が高く、流量調整可能なものとすることができる。

また、１つのボディ３（ケース）に、感温弁４とダイヤフラム弁５１を有するパイロット式開閉弁である電子制御弁５とを設ける際に、感温弁４の弁体４４の開閉の際の移動方向と、電子制御弁５の弁体であるダイヤフラム弁５１の開閉の際の移動方向とを直交する方向としているので、二つの嵩張る弁を直列に配置しているにもかかわらず、冷却液調整弁の小型化を図ることができる。なお、感温弁４の弁体４４の開閉の際の移動方向と、電子制御弁５の弁体の移動方向とは、必ずしも直交している必要はなく、直交方向に対して二つの移動方向が少しずれていてもよい。例えば、二つの移動方向が交差しなかったり、二つの移動方向がなす角度が直角より少しずれていたりしてもよいが、二つの移動方向が異なる方向を向いている必要がある。

また、電子制御弁５の電磁弁６においては、電磁弁６が電通状態では、パイロット通路５８を閉とすることによりダイヤフラム弁５１が閉となる。これにより、電子制御弁５が閉となっている。
また、電磁弁６が非電通状態では、パイロット通路５８を開とすることによりダイヤフラム弁５１が開となる。これにより、電子制御弁５を開としている。

したがって、なんらかのトラブルで電子制御弁５の電磁弁６への電源供給が途切れた場合には、電磁弁６が非通電状態となり、電子制御弁５が開となる。これにより、電源供給に異常があっても、冷却液のラジエータへの循環が行われることになり、冷却液が過熱されるのを防止できる。
また、電子制御弁５が常時開となっても、外部からの制御なしに作動する感温弁４により冷却液通路の開閉と、冷却液の流量の制御が行われることになる。

また、電子制御弁５として、パイロット式開閉弁を用いることにより、小さな電磁弁６で大きな流量の冷却液を制御することが可能となる。また、電子制御弁５の上流側に感温弁４があることで、パイロット式開閉弁の冷却液の流入側（中間室５３）に冷却液が無いか、冷却液の流入側で圧がかかっていない状態となっても、ダイヤフラム弁５１を弁座５２側に付勢するコイルばね５７を設けたので、電子制御弁５を閉に保持することができる。また、上述のように電子制御弁５の開閉は、感温弁４の開弁開始温度より高い温度で行われるので、電子制御弁５の開閉操作は、感温弁４が開となって、中間室５３に冷却液の液圧がかかった状態で行われるので、電子制御弁５がパイロット式開閉弁であっても問題なく開閉することができる。

４ 感温弁
５ 電子制御弁
６ 電磁弁（パイロット弁）
４３ ワックスケース（感温部材）
４４ 弁体（感温弁の弁体）
５１ ダイヤフラム弁（電子制御弁の弁体）
５２ ダイヤフラム用弁座
５３ 中間質
５４ ダイヤフラム室
５７ コイルばね（ダイヤフラム弁用付勢手段）
５８ パイロット通路

Claims (6)

1. 前記冷却液通路に設けられて冷却液の流れを調製する冷却液調整弁であって、
   電子制御により前記冷却液通路を開閉する電子制御弁と、
   冷却液の温度に基づく感温部材の形状変化により、前記冷却液通路を開閉するとともに、前記冷却液通路を流れる冷却液の流量を変化させる弁体の開度が変えられる感温弁とを備え、
   前記電子制御弁は、前記冷却液通路の前記感温弁の下流側に設けられていることを特徴とする冷却液調整弁。
2. 前記電子制御弁は、前記感温弁の前記弁体が開き始める開弁開始時の冷却液温度より高い所定の設定温度で開閉するように制御されることを特徴とする請求項１に記載の冷却液調整弁。
3. 前記感温弁は、前記感温部材と、前記弁体と、前記弁体を閉方向に付勢する付勢手段とを備え、
   前記感温部材は、温度上昇に伴って伸長することにより前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を開方向に付勢し、
   前記感温部材の付勢力と前記付勢手段の付勢力とが、前記設定温度より高い温度で前記感温部材が最も長く伸長するように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の冷却液調整弁。
4. 前記感温弁の前記弁体の開閉時の移動方向と、前記電子制御弁に設けられた弁体の開閉時の移動方向とが異なる方向とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の冷却液調整弁。
5. 前記電子制御弁は、前記冷却液通路を開閉する弁体としてのダイヤフラム弁およびダイヤフラム弁用弁座と、
   前記感温弁の前記弁体と前記感温弁の下流側に設けられた前記ダイヤフラム弁との間に設けられ、前記ダイヤフラム弁の上流側の液圧によりダイヤフラム弁を開方向に押圧するための中間室と、
   前記ダイヤフラム弁の前記ダイヤフラム弁用弁座の反対側に設けられ、前記中間室と連通することにより、前記ダイヤフラム弁の上流側の液圧により前記ダイヤフラム弁を前記ダイヤフラム弁用弁座に向けて押圧するためのダイヤフラム室と、
   前記ダイヤフラム室と、前記ダイヤフラム弁の下流とを連通するパイロット通路と、
   前記パイロット通路を開閉するパイロット弁とを備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷却液調整弁。
6. 前記電子制御弁は、当該電子制御弁を開閉動作させるための電磁アクチュエータを備え、
   前記電磁アクチュエータは、非通電状態において前記電磁制御弁が開となるように動作し、通電状態において前記電磁制御弁が閉となるように動作することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷却液調整弁。

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