JP2019105199A

JP2019105199A - 冷却水制御弁装置

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Publication number: JP2019105199A
Application number: JP2017237663A
Authority: JP
Inventors: 忠池本; Tadashi Ikemoto; 明宏神谷; Akihiro Kamiya; 井野　正夫; Masao Ino; 正夫井野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-06-27
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Abstract

【課題】狭小空間への配置が容易な冷却水制御弁装置を提供する。【解決手段】ハウジング３０は、内部空間３００、エンジン１０の外壁に当接可能に形成された取付面、内部空間３００に連通しつつ取付面に開口するよう形成されエンジン１０を流れる冷却水が流通可能な第１入口ポート３０１および第２入口ポート３０２、および、内部空間３００と外部とを連通する出口ポート３５１、３５２を有している。バルブ４０は、ハウジング３０の内部空間３００に設けられ、回転することにより、第１入口ポート３０１、第２入口ポート３０２と出口ポート３５１、３５２との間の連通を制御可能である。ハウジング３０は、内部空間３００を形成するハウジング本体３１、および、バルブ４０を迂回するようにして第１入口ポート３０１と内部空間３００とを連通する迂回流路３０３の少なくとも一部を形成する迂回流路形成部３４を有している。【選択図】図６

Description

本発明は、冷却水制御弁装置に関する。

従来、エンジンに取り付けられ、エンジンを流れる冷却水の流量を制御可能な冷却水制御弁装置が知られている。例えば、特許文献１に記載された冷却水制御弁装置のハウジングには、バルブの径方向外側に延びるポートが周方向に複数形成されている。そのため、当該冷却水制御弁装置のハウジングは、バルブの径方向の体格が比較的大きい。

特許第５８８９１０６号公報

上述したように、特許文献１の冷却水制御弁装置のハウジングは、バルブの径方向の体格が比較的大きいため、複数のポートのうちの１つをエンジン側に向けてエンジンの外壁に取り付ける場合、当該エンジンの外壁に面する狭小空間に配置するのが困難になるおそれがある。

また、特許文献１の冷却水制御弁装置では、複数のポートのいくつかに、バルブの外周壁との間を液密に保つ筒状のシール部が設けられている。ここで、シール部は軸方向に所定の長さを有するため、冷却水制御弁装置のハウジングは、シール部が設けられたポートの軸方向の体格がより大きくなるおそれがある。そのため、複数のポートのうちシール部が設けられたポートをエンジン側に向けてハウジングをエンジンに取り付ける場合、エンジンの外壁に面する狭小空間に配置するのがより困難になるおそれがある。

本発明の目的は、狭小空間への配置が容易な冷却水制御弁装置を提供することにある。

本発明は、エンジン（１０）に取り付けられ、エンジンを流れる冷却水の流量を制御可能な冷却水制御弁装置（１）であって、ハウジング（３０）とバルブ（４０）とを備えている。ハウジングは、内部空間（３００）、エンジンの外壁に当接可能に形成された取付面（３９０）、内部空間に連通しつつ取付面に開口するよう形成されエンジンを流れる冷却水が流通可能な少なくとも１つの入口ポート（３０１、３０２）、および、内部空間と外部とを連通する少なくとも１つの出口ポート（３５１、３５２）を有している。バルブは、ハウジングの内部空間に設けられ、回転することにより、入口ポートと出口ポートとの間の連通を制御可能である。

ハウジングは、内部空間を形成するハウジング本体（３１）、および、バルブを迂回するようにして入口ポートと内部空間とを連通する迂回流路（３０３）の少なくとも一部を形成する迂回流路形成部（３４）を有し、取付面がエンジンの外壁に当接するようエンジンに取り付けられる。そのため、迂回流路の一部を、取付面に対し平行な方向へ延びるよう形成すれば、取付面に対し垂直な方向におけるハウジングの体格を小さくすることができる。これにより、入口ポートをエンジン側に向けてハウジングをエンジンに取り付ける場合でも、エンジンの外壁に面する狭小空間に冷却水制御弁装置のハウジングを容易に配置することができる。

一実施形態による冷却水制御弁装置を適用したエンジン冷却システムを示す模式図。一実施形態による冷却水制御弁装置を示す平面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。図２のＩＶ−ＩＶ線断面図。一実施形態による冷却水制御弁装置のバルブが回転可能範囲の端部に位置する状態を示す断面図。図２のＶＩ−ＶＩ線断面図。一実施形態による冷却水制御弁装置のシール部およびその近傍を示す断面図。一実施形態による冷却水制御弁装置のバルブの回転位置とバルブ開口部の開口の割合との関係を示す図。比較形態による冷却水制御弁装置を示す断面図。比較形態による冷却水制御弁装置を示す断面図。

以下、一実施形態による冷却水制御弁装置を図面に基づき説明する。
（一実施形態）
一実施形態による冷却水制御弁装置、および、それを適用したエンジン冷却システムを図１に示す。

エンジン冷却システム１００は、例えば図示しない車両に搭載される。図１に示すように、エンジン冷却システム１００は、エンジン１０、冷却水制御弁装置１、ウォーターポンプ２、ラジエータ３等を備えている。また、車両には、ヒータコア４が設けられている。

エンジン１０は、エンジンブロック１１、エンジンヘッド１２を有している。エンジンブロック１１は、外郭を形成する複数の外壁のうちの１つであるブロック外壁１３を有している。ブロック外壁１３は、平面状に形成されている。エンジンヘッド１２は、外郭を形成する複数の外壁のうちの１つであるヘッド外壁１４を有している。ヘッド外壁１４は、平面状に形成されている。なお、エンジン１０は、例えばブロック外壁１３およびヘッド外壁１４が、鉛直方向および車両の前後方向に対し略平行となるよう、かつ、車両の車幅方向に対し略垂直となるよう車両に搭載される。

エンジンブロック１１とエンジンヘッド１２とは、ブロック外壁１３とヘッド外壁１４とが略同一平面上に位置するよう互いに接合されている。エンジンブロック１１は、エンジンヘッド１２に対し鉛直方向下側に位置している。エンジン１０の内側には、エンジンブロック１１とエンジンヘッド１２とに跨るようにして燃焼室１１０が形成されている。燃焼室１１０において燃料が燃焼することにより、エンジン１０から駆動力が出力され、車両が走行する。

エンジンブロック１１のブロック外壁１３とは反対側の外壁には、第１流入口１５が形成されている。エンジンヘッド１２のヘッド外壁１４とは反対側の外壁には、第２流入口１６が形成されている。エンジンブロック１１のブロック外壁１３には、第１流出口２１および第２流出口２２が形成されている。

エンジン１０の内側には、ブロック流路１７、ヘッド流路１８が形成されている。ブロック流路１７は、第１流入口１５と第１流出口２１とを接続するようエンジンブロック１１に形成されている。ヘッド流路１８は、第２流入口１６と第２流出口２２とを接続するよう形成されている。ここで、ヘッド流路１８は、第２流入口１６側の大部分がエンジンヘッド１２に形成されており、第２流出口２２側の端部のみがエンジンブロック１１に形成されている。

ウォーターポンプ２の吐出口は、第１流入口１５、第２流入口１６のそれぞれに接続される。冷却水制御弁装置１は、後述するハウジング３０に形成された第１入口ポート３０１、第２入口ポート３０２がそれぞれ第１流出口２１、第２流出口２２に接続するようエンジン１０に取り付けられる。冷却水制御弁装置１のハウジング３０に形成された出口ポート３５１、出口ポート３５２は、それぞれ、ヒータコア４の入口、ラジエータ３の入口に接続される。ラジエータ３の出口、ヒータコア４の出口は、ウォーターポンプ２の吸入口に接続される。

ブロック流路１７、ヘッド流路１８には、冷却水が充填されている。ウォーターポンプ２が作動すると、ウォーターポンプ２の吐出口から冷却水が吐出され、第１流入口１５、第２流入口１６を経由してブロック流路１７、ヘッド流路１８のそれぞれに流入する。ブロック流路１７、ヘッド流路１８のそれぞれを流れた冷却水は、第１流出口２１、第２流出口２２を経由して冷却水制御弁装置１のハウジング３０内に流入する。ここで、ハウジング３０内に設けられたバルブ４０の回転位置により、第１入口ポート３０１および第２入口ポート３０２と出口ポート３５１および出口ポート３５２との連通状態が変化する。

バルブ４０の回転位置により第１入口ポート３０１または第２入口ポート３０２と出口ポート３５１とが連通すると、冷却水が出口ポート３５１を経由してヒータコア４に流入する。これにより、車両内を暖房することができる。ヒータコア４で放熱した冷却水は、ウォーターポンプ２の吸入口に流入し、再び吐出口から吐出され、エンジン１０のブロック流路１７またはヘッド流路１８に流入する。

バルブ４０の回転位置により第１入口ポート３０１または第２入口ポート３０２と出口ポート３５２とが連通すると、冷却水が出口ポート３５２を経由してラジエータ３に流入する。これにより、冷却水は、放熱し、温度が低下する。ラジエータ３で放熱し温度の低下した冷却水は、ウォーターポンプ２の吸入口に流入し、再び吐出口から吐出され、エンジン１０のブロック流路１７またはヘッド流路１８に流入する。温度の低下した冷却水がブロック流路１７またはヘッド流路１８を流れることで、燃焼室１１０における燃料の燃焼等で温度の上昇したエンジン１０を冷却することができる。

本実施形態では、ブロック流路１７がエンジンブロック１１に形成され、ヘッド流路１８の大部分がエンジンヘッド１２に形成されているため、冷却水によりエンジンブロック１１とエンジンヘッド１２とをそれぞれ効率的に冷却することができる。上述したように、本実施形態では、エンジンブロック１１を流れた冷却水が流出する第１流出口２１、および、エンジンヘッド１２を流れた冷却水が流出する第２流出口２２は、エンジンブロック１１の外壁であるブロック外壁１３に集約されている。

図２〜６に示すように、冷却水制御弁装置１は、ハウジング３０、バルブ４０、駆動部５０、シール部６１〜６３、制御部としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）７０等を備えている。ハウジング３０は、ハウジング本体３１、ハウジング蓋部３２、カバー３３、迂回流路形成部３４、パイプ部３５、支持部３６等を有している。

ハウジング本体３１は、例えば樹脂により略矩形の箱状に形成されている。ハウジング本体３１の内側には、内部空間３００が形成されている。ハウジング本体３１の外郭を形成する複数の外壁のうちの１つには、取付面３９０が形成されている。取付面３９０は、平面状に形成されている。取付面３９０には、内部空間３００側へ凹む凹部３９１が複数形成されている（図３参照）。

取付面３９０には、入口ポートとしての第１入口ポート３０１、第２入口ポート３０２が開口するよう形成されている。第２入口ポート３０２は、内部空間３００に連通している。ハウジング本体３１の取付面３９０の外縁部には、固定部３１５〜３１７が形成されている。固定部３１５は、第１入口ポート３０１の近傍に形成されている。固定部３１６は、第２入口ポート３０２の近傍に形成されている。固定部３１７は、第１入口ポート３０１および第２入口ポート３０２から所定距離離れた位置に形成されている。なお、固定部３１５〜３１７にも、取付面３９０の一部が形成されている。

固定部３１５〜３１７のそれぞれには、固定穴部３１８が形成されている。本実施形態では、ハウジング本体３１は、第１入口ポート３０１および第２入口ポート３０２のそれぞれが第１流出口２１および第２流出口２２のそれぞれに接続しつつ、取付面３９０がエンジンブロック１１のブロック外壁１３に当接するようエンジン１０に取り付けられる。ここで、固定部３１５〜３１７の固定穴部３１８のそれぞれにボルト１９が挿通され、エンジンブロック１１にねじ込まれることにより、ハウジング本体３１がエンジンブロック１１に固定される。なお、ハウジング本体３１は、取付面３９０が、ヘッド外壁１４には当接することなく、ブロック外壁１３にのみ当接するようにしてエンジン１０に取り付けられる（図６参照）。

ハウジング本体３１の外郭を形成する複数の外壁のうち取付面３９０に対し垂直な外壁であって、ハウジング本体３１がエンジン１０に取り付けられた状態において車両の前後方向の前側を向く外壁には、ハウジング開口部３２０が形成されている。ハウジング開口部３２０は、内部空間３００に連通している。ハウジング蓋部３２は、ハウジング開口部３２０を塞ぐようにしてハウジング本体３１に設けられている。カバー３３は、ハウジング蓋部３２のハウジング本体３１とは反対側を覆うようにして設けられている。

ハウジング本体３１には、筒状空間部３１１〜３１４が形成されている。筒状空間部３１１〜３１３は、ハウジング本体３１の外郭を形成する複数の外壁のうち取付面３９０に対し垂直な外壁であって、ハウジング本体３１がエンジン１０に取り付けられた状態において鉛直方向の上側を向く外壁である特定外壁３１０と内部空間３００とを接続するよう形成されている。すなわち、筒状空間部３１１〜３１３は、特定外壁３１０に開口している。筒状空間部３１１〜３１３は、ハウジング本体３１がエンジン１０に取り付けられた状態において軸が鉛直方向に沿うよう略円筒状に形成されている。また、筒状空間部３１１〜３１３は、所定の間隔をおいて車両の前後方向に並ぶようハウジング本体３１に形成されている。なお、本実施形態では、筒状空間部３１１の内径と筒状空間部３１２の内径とは略同じである。筒状空間部３１３の内径は、筒状空間部３１１の内径および筒状空間部３１２の内径より大きい。筒状空間部３１４は、第２入口ポート３０２と内部空間３００とを連通するよう略円筒状に形成されている。

支持部３６は、略円筒状の支持筒部３６１を３つ有している。３つの支持筒部３６１は、互いの軸が平行となるよう、かつ、所定の間隔をおいて直線状に並ぶよう形成されている。支持部３６は、３つの支持筒部３６１のそれぞれが、筒状空間部３１１〜３１３のそれぞれに位置するようハウジング本体３１に設けられている。

ハウジング本体３１には、流路空間部３１９が形成されている。流路空間部３１９は、特定外壁３１０と第１入口ポート３０１とを接続するよう形成されている。ここで、流路空間部３１９は、第１入口ポート３０１から、取付面３９０に対し垂直な方向へ延びた後、鉛直方向上側へ折れ曲がり、鉛直方向に沿って特定外壁３１０まで延びるよう形成されている。

迂回流路形成部３４は、例えば樹脂により形成されている。迂回流路形成部３４は、支持部３６のハウジング本体３１とは反対側の面のうち流路空間部３１９および筒状空間部３１１に対応する部位を覆うようにして支持部３６に固定されている。迂回流路形成部３４の内側の空間は、流路空間部３１９と筒状空間部３１１とを接続している。これにより、流路空間部３１９、迂回流路形成部３４の内側、筒状空間部３１１に、迂回流路３０３が形成されている。ここで、迂回流路３０３は、流路空間部３１９において第１入口ポート３０１から、取付面３９０に対し垂直な方向へ延びた後、鉛直方向上側へ折れ曲がり鉛直方向上側へ延び、迂回流路形成部３４の内側において車両の前後方向の前側へ折れ曲がって前後方向に延びた後、鉛直方向下側へ折れ曲がり、筒状空間部３１１を鉛直方向に沿って延びて内部空間３００に連通するよう形成されている。すなわち、迂回流路形成部３４は、内部空間３００を迂回するようにして第１入口ポート３０１と内部空間３００とを連通する迂回流路３０３の少なくとも一部を形成している。

パイプ部３５は、例えば樹脂により形成されている。パイプ部３５は、支持部３６のハウジング本体３１とは反対側の面のうち筒状空間部３１２、３１３に対応する部位を覆うようにして支持部３６に固定されている。パイプ部３５は、筒状空間部３１２を経由して内部空間３００と外部とを連通する筒状の出口ポート３５１、筒状空間部３１３を経由して内部空間３００と外部とを連通する筒状の出口ポート３５２を有している。なお、出口ポート３５２の内径は、出口ポート３５１の内径より大きい。上述したように、出口ポート３５１はヒータコア４に接続され、出口ポート３５２はラジエータ３に接続される。本実施形態では、迂回流路形成部３４とパイプ部３５とは、一体に形成されている。

バルブ４０は、ハウジング本体３１の内部空間３００に設けられている。バルブ４０は、バルブ本体４１、バルブシャフト４２を有している。バルブ本体４１は、例えば樹脂により筒状に形成されている。バルブシャフト４２は、例えば金属により棒状に形成されている。バルブシャフト４２は、軸がバルブ本体４１の軸と一致するようバルブ本体４１と一体に形成されている。

バルブシャフト４２は、一端がハウジング本体３１の内壁に設けられた軸受部材により回転可能に支持され、他端がハウジング蓋部３２により回転可能に支持されている。これにより、バルブ４０は、ハウジング３０によりバルブ本体４１の軸周りに回転可能に支持されている。なお、バルブシャフト４２の他端は、ハウジング蓋部３２とカバー３３との間の空間に突出している。

バルブ本体４１には、バルブ開口部４０１〜４０４が形成されている。バルブ開口部４０１〜４０４は、バルブ本体４１の内周壁と外周壁とを接続するよう形成されている。バルブ開口部４０１、４０２、４０４，４０３は、この順でバルブ本体４１の軸方向に並ぶよう所定の間隔をおいて形成されている。バルブ開口部４０１は、バルブ本体４１の軸方向において筒状空間部３１１に対応する位置に形成されている。そのため、第１入口ポート３０１は、筒状空間部３１１およびバルブ開口部４０１を経由してバルブ本体４１の内側の空間に連通可能である。バルブ開口部４０２は、バルブ本体４１の軸方向において筒状空間部３１２に対応する位置に形成されている。そのため、出口ポート３５１は、筒状空間部３１２およびバルブ開口部４０２を経由してバルブ本体４１の内側の空間に連通可能である。バルブ開口部４０３は、バルブ本体４１の軸方向において筒状空間部３１３に対応する位置に形成されている。そのため、出口ポート３５２は、筒状空間部３１３およびバルブ開口部４０３を経由してバルブ本体４１の内側の空間に連通可能である。バルブ開口部４０４は、バルブ本体４１の軸方向において第２入口ポート３０２に対応する位置に形成されている。そのため、第２入口ポート３０２は、筒状空間部３１４およびバルブ開口部４０４を経由してバルブ本体４１の内側の空間に連通可能である。なお、バルブ開口部４０１の軸方向の大きさとバルブ開口部４０２の軸方向の大きさは略同じである。バルブ開口部４０３の軸方向の大きさは、バルブ開口部４０１の軸方向の大きさおよびバルブ開口部４０２の軸方向の大きさより大きい。

バルブ開口部４０１、４０２、４０３は、それぞれ、バルブ本体４１の周方向の一部において形成されている。なお、バルブ開口部４０１、４０２、４０３がバルブ本体４１の周方向において形成される範囲は、それぞれ異なる。そのため、バルブ本体４１の回転位置により、第１入口ポート３０１、出口ポート３５１および出口ポート３５２とバルブ本体４１の内側の空間との連通状態が変化する。一方、バルブ開口部４０４は、バルブ本体４１の周方向の全範囲に亘って形成されている。そのため、バルブ本体４１の回転位置にかかわらず、第２入口ポート３０２とバルブ本体４１の内側の空間とは、常に連通している。

駆動部５０は、ハウジング蓋部３２とカバー３３との間の空間に設けられている。駆動部５０は、モータ５１、ギア部５２を有している。モータ５１は、通電によりモータシャフトからトルクを出力する。ギア部５２は、モータシャフトとバルブシャフト４２の他端との間に設けられている。モータ５１のモータシャフトから出力されたトルクは、ギア部５２を経由してバルブシャフト４２に伝達される。これにより、バルブ４０がバルブ本体４１の軸回りに回転する。なお、カバー３３には、コネクタ部３３１が形成されている。当該コネクタ部３３１には、後述するＥＣＵ７０が接続される。

シール部６１〜６３は、それぞれ、筒状空間部３１１〜３１３に設けられている。シール部６１〜６３は、いずれも、シール部材６０１、スリーブ６０２、バルブシール６０３、スプリング６０４を有している。シール部６１〜６３を構成する部材は同様のため、そのうちのシール部６３について図７に基づき説明する。シール部材６０１は、例えばゴム等により環状に形成されている。シール部材６０１は、支持部３６の支持筒部３６１の内壁に設けられている。スリーブ６０２は、例えば金属により筒状に形成されている。スリーブ６０２は、一方の端部の外周壁がシール部材６０１の内周壁と摺動可能、かつ、軸方向に往復移動可能に設けられている。

バルブシール６０３は、例えば樹脂により環状に形成されている。バルブシール６０３は、スリーブ６０２と同軸となるようスリーブ６０２の他端に設けられている。バルブシール６０３のスリーブ６０２とは反対側には、環状の当接面６００が形成されている。当接面６００は、バルブ本体４１の外周壁に当接可能である。スプリング６０４は、支持筒部３６１とスリーブ６０２の他端との間に設けられている。スプリング６０４は、スリーブ６０２の他端を介してバルブシール６０３をバルブ本体４１の外周壁に押し付けている。これにより、バルブシール６０３の当接面６００がバルブ本体４１の外周壁に密着する。そのため、当接面６００とバルブ本体４１の外周壁との間が液密に保持される。よって、バルブシール６０３のバルブ本体４１側の開口がバルブ開口部４０３と重なっていない状態、すなわち、バルブ開口部４０３が閉状態のとき、スリーブ６０２の内側の空間と、内部空間３００のうちバルブ本体４１の径方向外側の空間との間は遮断される。したがって、バルブ開口部４０３が閉状態のとき、出口ポート３５２と内部空間３００のうちバルブ本体４１の径方向外側の空間との連通を確実に遮断できる。

筒状空間部３１１、３１２に設けられたシール部６１、６２についても、シール部６３と同様に機能する。すなわち、バルブ開口部４０１が閉状態のとき、第１入口ポート３０１と内部空間３００のうちバルブ本体４１の径方向外側の空間との連通を確実に遮断できる。また、バルブ開口部４０２が閉状態のとき、出口ポート３５１と内部空間３００のうちバルブ本体４１の径方向外側の空間との連通を確実に遮断できる。

次に、ＥＣＵ７０によるバルブ４０の回転位置の制御について説明する。ＥＣＵ７０は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力手段としてのＩ／Ｏ等を有する小型のコンピュータである。ＥＣＵ７０は、車両の各部に設けられた各種センサからの信号等の情報に基づき、ＲＯＭ等に格納されたプログラムに従い演算を実行し、車両の各種装置および機器の作動を制御する。このように、ＥＣＵ７０は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行する。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。

ＥＣＵ７０は、モータ５１への通電を制御することによりモータ５１の作動を制御し、バルブ４０の回転位置を制御可能である。ＥＣＵ７０は、バルブシャフト４２の他端の近傍に設けた回転センサ７１によりバルブ４０の回転位置を検出可能である。ＥＣＵ７０は、回転センサ７１により検出したバルブ４０の回転位置に基づき、バルブ４０の回転位置が目標の回転位置になるようモータ５１の作動を制御する。

バルブ４０の回転位置（度）と、バルブ開口部４０１〜４０３のバルブシール６０３の内側における開口の割合、すなわち、バルブシール６０３の当接面６００における開口面積に対するバルブ開口部４０１〜４０３の開口面積の割合（％）との関係を図８に示す。バルブ４０は、図８に示す回転位置の範囲で回転可能である。

バルブ４０の回転位置が０のとき、すなわち、バルブ４０が図４に示す状態のとき、バルブ開口部４０１についての開口の割合Ｒ１、バルブ開口部４０２についての開口の割合Ｒ２、バルブ開口部４０３についての開口の割合Ｒ３は、いずれも０％である。このとき、筒状空間部３１１、３１２、３１３のそれぞれに設けられたバルブシール６０３の当接面６００における開口は、バルブ本体４１の外周壁により閉塞されており、すべて閉弁状態となっている。よって、第１入口ポート３０１および第２入口ポート３０２と出口ポート３５１および出口ポート３５２との間のすべての連通が遮断されている。なお、バルブ４０の回転位置が０からａ１までの範囲において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、いずれも０％である。

バルブ４０の回転位置がａ１からａ２に変化すると、バルブ開口部４０２についての開口の割合Ｒ２は、０％から徐々に上昇し、ａ２において１００％に達する。よって、バルブ４０の回転位置がａ１からａ２に変化すると、ヘッド流路１８から第２流出口２２、第２入口ポート３０２、内部空間３００および出口ポート３５１を経由してヒータコア４側に流れる冷却水の流量が増大する。なお、Ｒ２は、バルブ４０の回転位置がａ２からバルブ４０の回転可能範囲の端部までの範囲において一定（１００％）である。

バルブ４０の回転位置がａ３からａ４に変化すると、バルブ開口部４０１についての開口の割合Ｒ１は、０％から徐々に上昇し、ａ４において約５０％に達する。よって、バルブ４０の回転位置がａ３からａ４に変化すると、ブロック流路１７から第１流出口２１、第１入口ポート３０１および迂回流路３０３を経由して内部空間３００に流入する冷却水の流量が増大する。なお、Ｒ１は、バルブ４０の回転位置がａ４からａ７までの範囲において一定（約５０％）である。

バルブ４０の回転位置がａ５からａ６に変化すると、バルブ開口部４０３についての開口の割合Ｒ３は、０％から徐々に上昇し、ａ６において１００％に達する。よって、バルブ４０の回転位置がａ５からａ６に変化すると、内部空間３００から出口ポート３５２を経由してラジエータ３側に流れる冷却水の流量が増大するとともに、内部空間３００から出口ポート３５１を経由してヒータコア４側に流れる冷却水の流量が減少する。なお、Ｒ３は、バルブ４０の回転位置がａ６からバルブ４０の回転可能範囲の端部までの範囲において一定（１００％）である。

バルブ４０の回転位置がａ７からａ８に変化すると、バルブ開口部４０１についての開口の割合Ｒ１は、約５０％から徐々に低下し、ａ８において約２５％となる。よって、バルブ４０の回転位置がａ７からａ８に変化すると、ブロック流路１７から第１流出口２１、第１入口ポート３０１および迂回流路３０３を経由して内部空間３００に流入する冷却水の流量が減少するとともに、ヘッド流路１８から第２流出口２２および第２入口ポート３０２を経由して内部空間３００に流入する冷却水の流量が増大する。なお、Ｒ１は、バルブ４０の回転位置がａ８からａ９までの範囲において一定（約２５％）である。

バルブ４０の回転位置がａ９からａ１０に変化すると、バルブ開口部４０１についての開口の割合Ｒ１は、約２５％から徐々に上昇し、ａ１０において１００％に達する。よって、バルブ４０の回転位置がａ９からａ１０に変化すると、ブロック流路１７から第１流出口２１、第１入口ポート３０１および迂回流路３０３を経由して内部空間３００に流入する冷却水の流量が増大する。なお、Ｒ１は、バルブ４０の回転位置がａ１０からバルブ４０の回転可能範囲の端部までの範囲において一定（１００％）である。

バルブ４０の回転位置がａ１０からバルブ４０の回転可能範囲の端部までの範囲では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、いずれも１００％である。すなわち、このとき、筒状空間部３１１、３１２、３１３のそれぞれに設けられたバルブシール６０３の当接面６００における開口は、バルブ本体４１の外周壁により閉塞されておらず、すべて開弁状態となっている（図５参照）。よって、第１入口ポート３０１および第２入口ポート３０２と出口ポート３５１および出口ポート３５２との間のすべての連通が許容されている。

ＥＣＵ７０は、バルブ４０の回転位置が０からａ１の範囲となるよう制御することで、第１入口ポート３０１に対応するシール部６１、出口ポート３５１に対応するシール部６２および出口ポート３５２に対応するシール部６３の当接面６００の開口をバルブ本体４１の外周壁で閉塞し、第１入口ポート３０１および第２入口ポート３０２と出口ポート３５１および出口ポート３５２との間のすべての連通を遮断することができる。このように、ＥＣＵ７０が、第１入口ポート３０１および第２入口ポート３０２と出口ポート３５１および出口ポート３５２との間のすべての連通を遮断するようバルブ４０の回転位置を０からａ１の範囲に制御することを「全閉制御」という。

ＥＣＵ７０は、バルブ４０の回転位置がａ３からａ４の範囲となるよう制御することで、ブロック流路１７から第１入口ポート３０１を経由して内部空間３００へ流入する冷却水の流量を調整することができる。このように、ＥＣＵ７０が、第１入口ポート３０１を経由して内部空間３００へ流入する冷却水の流量を調整するようバルブ４０の回転位置をａ３からａ４の範囲に制御することを「流入調整制御」という。

ＥＣＵ７０は、バルブ４０の回転位置がａ５からａ６の範囲となるよう制御することで、出口ポート３５１および出口ポート３５２を経由してハウジング３０の外部へ流出する冷却水の流量を調整することができる。このように、ＥＣＵ７０が、出口ポート３５１および出口ポート３５２を経由してハウジング３０の外部へ流出する冷却水の流量を調整するようバルブ４０の回転位置をａ５からａ６の範囲に制御することを「流出調整制御」という。

ＥＣＵ７０は、バルブ４０の回転位置がａ７からａ８の範囲となるよう制御することで、第１入口ポート３０１を経由して内部空間３００へ流入する冷却水の流量を減らしつつ、第２入口ポート３０２を経由して内部空間３００へ流入する冷却水の流量を増やすことができる。このように、ＥＣＵ７０が、第１入口ポート３０１を経由して内部空間３００へ流入する冷却水の流量を減らしつつ、第２入口ポート３０２を経由して内部空間３００へ流入する冷却水の流量を増やすようバルブ４０の回転位置をａ７からａ８の範囲に制御することを「ポート間流量調整制御」という。

ＥＣＵ７０は、エンジン１０の運転状況等に応じて、上記「全閉制御」、「流入調整制御」、「流出調整制御」、「ポート間流量調整制御」を実行可能である。ＥＣＵ７０は、例えばエンジン１０の始動冷間時、「全閉制御」を実行することにより、エンジン１０における冷却水の流通を止め、エンジン１０を早期に暖めることができる。これにより、エンジン１０の摺動抵抗を低下させ、燃費を向上するとともに、エミッションを低減することができる。

ＥＣＵ７０は、例えばラジエータ３で冷却水を冷却する前、「流入調整制御」を実行することにより、ブロック流路１７に冷却水を流すことで、ブロック流路１７における冷却水の沸騰を抑制することができる。

ＥＣＵ７０は、例えばエンジン１０の通常運転時、「流出調整制御」を実行することにより、エンジン１０の温度を適切な温度に調整できるため、ノッキングを抑制し、エンジン１０の運転効率を適切な状態に維持することができる。

ＥＣＵ７０は、例えばエンジン１０の高負荷運転時、「ポート間流量調整制御」を実行することにより、エンジンヘッド１２側の冷却を強化できるため、エンジン１０の運転効率を適切な状態に維持することができる。

図２に示すように、本実施形態の冷却水制御弁装置１が適用される車両では、エンジン１０のブロック外壁１３およびヘッド外壁１４に対向する位置に電力変換装置５が設けられている。電力変換装置５は、エンジン１０とともに車両の駆動源として機能する図示しないモータに供給する電力を調整するものである。ここで、エンジン１０のブロック外壁１３およびヘッド外壁１４と電力変換装置５との間には、狭小空間Ｓｓが形成されている。狭小空間Ｓｓの大きさは、比較的小さい。

本実施形態の冷却水制御弁装置１のうちＥＣＵ７０以外の部分は、狭小空間Ｓｓに設けられる。本実施形態では、バルブ４０を迂回するようにして第１入口ポート３０１と内部空間３００とを連通する迂回流路３０３をハウジング３０に形成している。ハウジング３０がエンジン１０に取り付けられた状態において、迂回流路３０３は、第１入口ポート３０１から電力変換装置５に向かって取付面３９０に対し垂直な方向に延びた後、取付面３９０に対し平行な方向である鉛直方向上側へ延び、その後、車両の前後方向の前側へ延び、さらに鉛直方向下側へ延びて内部空間３００に接続するよう形成されている。ここで、迂回流路３０３の内部空間３００側の端部に相当する筒状空間部３１１には、軸が取付面３９０に対し平行になるような姿勢で筒状のシール部６１が設けられている。

本実施形態では、上述のように、迂回流路３０３の一部を、取付面３９０に対し平行な方向へ延びるよう形成しているため、取付面３９０に対し垂直な方向におけるハウジング３０の体格を小さくすることができる。また、軸方向に所定の長さを有するシール部６１を、軸が取付面３９０に対し平行になるよう設けることにより、シール部６１を設ける場合において、ハウジング３０の取付面３９０に対し垂直な方向の体格が大きくなることを抑制できる。したがって、第１入口ポート３０１をエンジン１０側に向けてハウジング３０をエンジン１０に取り付ける場合、および、第１入口ポート３０１とバルブ４０との間にシール部６１を設ける場合でも、エンジン１０のブロック外壁１３およびヘッド外壁１４に面する狭小空間Ｓｓに冷却水制御弁装置１のハウジング３０を容易に配置することができる。

また、本実施形態では、ハウジング本体３１の外郭を形成する複数の外壁のうち同一の方向、すなわち、鉛直方向上側を向く外壁である特定外壁３１０に開口するよう筒状空間部３１１〜３１３を形成し、筒状空間部３１１〜３１３のそれぞれにシール部６１〜６３を設けている。これにより、シール部６１〜６３を筒状空間部３１１〜３１３のそれぞれに設けるとき、ハウジング本体３１を回転させたりする必要はなく、冷却水制御弁装置１の製造に係る作業効率を向上することができる。

ここで、比較形態による冷却水制御弁装置と本実施形態とを比較することにより、比較形態に対する本実施形態の優位な点を明らかにする。図９、１０に示すように、比較形態では、ハウジング３０は、本実施形態で示した迂回流路形成部３４を有していない。また、比較形態では、ハウジング本体３１には、迂回流路３０３は形成されておらず、筒状空間部３１１は、第１入口ポート３０１と内部空間３００とを連通するよう略円筒状に形成されている。シール部６１は、当接面６００がバルブ本体４１の外周壁に当接するよう筒状空間部３１１に設けられている（図１０参照）。よって、比較形態では、取付面３９０に対し垂直な方向におけるハウジング３０の体格が、本実施形態と比べて大きい。したがって、エンジン１０の外壁に面する狭小空間Ｓｓに冷却水制御弁装置のハウジング３０を配置するのが困難になるおそれがある。

一方、本実施形態では、ハウジング３０内に迂回流路３０３を形成し、シール部６１を、軸が取付面３９０に対し平行になるよう設けることにより、比較形態と比べ、取付面３９０に対し垂直な方向におけるハウジング３０の体格を小さくできる。そのため、エンジン１０の外壁に面する狭小空間Ｓｓに冷却水制御弁装置１のハウジング３０を容易に配置することができる。

以上説明したように、（１）本実施形態は、エンジン１０に取り付けられ、エンジン１０を流れる冷却水の流量を制御可能な冷却水制御弁装置１であって、ハウジング３０とバルブ４０とを備えている。ハウジング３０は、内部空間３００、エンジン１０の外壁に当接可能に形成された取付面３９０、内部空間３００に連通しつつ取付面３９０に開口するよう形成されエンジン１０を流れる冷却水が流通可能な第１入口ポート３０１および第２入口ポート３０２、および、内部空間３００と外部とを連通する出口ポート３５１、３５２を有している。バルブ４０は、ハウジング３０の内部空間３００に設けられ、回転することにより、第１入口ポート３０１、第２入口ポート３０２と出口ポート３５１、３５２との間の連通を制御可能である。

ハウジング３０は、内部空間３００を形成するハウジング本体３１、および、バルブ４０を迂回するようにして第１入口ポート３０１と内部空間３００とを連通する迂回流路３０３の少なくとも一部を形成する迂回流路形成部３４を有し、取付面３９０がエンジン１０の外壁に当接するようエンジン１０に取り付けられる。そのため、迂回流路３０３の一部を、取付面３９０に対し平行な方向へ延びるよう形成すれば、取付面３９０に対し垂直な方向におけるハウジング３０の体格を小さくすることができる。これにより、第１入口ポート３０１をエンジン１０側に向けてハウジング３０をエンジン１０に取り付ける場合でも、エンジン１０の外壁に面する狭小空間Ｓｓに冷却水制御弁装置１のハウジング３０を容易に配置することができる。

また、（２）本実施形態では、バルブ４０は、軸周りに回転可能な筒状のバルブ本体４１、ならびに、バルブ本体４１の内周壁と外周壁とを接続するよう形成されバルブ本体４１の回転位置により第１入口ポート３０１、第２入口ポート３０２および出口ポート３５１、３５２のそれぞれに連通可能なバルブ開口部４０１、４０４、４０２、４０３を有している。本実施形態は、シール部６１〜６３をさらに備えている。シール部６１〜６３は、環状の当接面６００を有し、第１入口ポート３０１、第２入口ポート３０２、出口ポート３５１、３５２とバルブ４０との間のうち第１入口ポート３０１とバルブ４０との間、出口ポート３５１とバルブ４０との間、および、出口ポート３５２とバルブ４０との間において当接面６００がバルブ本体４１の外周壁に当接するよう設けられ、当接面６００とバルブ本体４１の外周壁との間を液密に保持可能である。これにより、第１入口ポート３０１とバルブ４０との間、出口ポート３５１とバルブ４０との間、および、出口ポート３５２とバルブ４０との間がバルブ本体４１の外周壁により閉塞されたときの冷却水の漏れを抑制することができる。

また、（３）本実施形態では、ハウジング３０は、内部空間３００とハウジング本体３１の外壁とを接続するよう形成されバルブ開口部４０１、４０４、４０２、４０３と第１入口ポート３０１、第２入口ポート３０２、出口ポート３５１、３５２のそれぞれとを連通可能な筒状空間部３１１、３１４、３１２、３１３をさらに有している。シール部６１〜６３は、筒状空間部３１１〜３１３のそれぞれにおいて当接面６００がバルブ本体４１の外周壁に当接するよう設けられている。シール部６１〜６３が設けられた筒状空間部３１１〜３１３は、ハウジング本体３１の外郭を形成する複数の外壁のうち同一の方向を向く外壁である特定外壁３１０に開口している。そのため、シール部６１〜６３を筒状空間部３１１〜３１３のそれぞれに設けるとき、ハウジング本体３１を回転させたりする必要はなく、冷却水制御弁装置１の製造に係る作業効率を向上することができる。

また、（４）本実施形態では、ハウジング３０は、出口ポート３５１、３５２を形成しつつハウジング本体３１とは別体に形成されたパイプ部３５をさらに有している。迂回流路形成部３４は、パイプ部３５と一体に形成されている。そのため、部品点数を削減することができ、部品製造および組付けに関する工数を低減することができる。これにより、製造コストを低減できる。また、迂回流路３０３の一部を形成する配管等を別途組付ける必要がない。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、迂回流路は、バルブ４０を迂回するようにして第２入口ポート３０２と内部空間３００とを連通するよう形成されていてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、ハウジング３０は、入口ポートを１つ、または、３つ以上有する構成でもよい。また、ハウジング３０は、出口ポートを１つ、または、３つ以上有する構成でもよい。

また、本発明の他の実施形態では、シール部は、第１入口ポート３０１、第２入口ポート３０２、出口ポート３５１、３５２とバルブ４０との間のうち少なくとも１箇所に設けることとしてもよい。また、シール部を設けないこととしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、シール部が設けられる複数の筒状空間部は、ハウジング本体３１の外郭を形成する複数の外壁のうち同一の方向を向く外壁である特定外壁３１０だけでなく別の外壁に開口していてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、迂回流路形成部３４は、パイプ部３５と別体に形成されていてもよい。また、迂回流路形成部３４またはパイプ部３５は、ハウジング本体３１と一体に形成されていてもよい。また、本発明の他の実施形態では、モータ５１の作動を制御する制御部は、ハウジング３０内、例えばカバー３３の内側に設けられていてもよい。また、本発明の他の実施形態では、制御部を備えていなくてもよい。このように、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１冷却水制御弁装置、１０エンジン、３０ハウジング、３１ハウジング本体、３００内部空間、３０１第１入口ポート（入口ポート）、３０２第２入口ポート（入口ポート）、３０３迂回流路、３４迂回流路形成部、３５１、３５２出口ポート、３９０取付面、４０バルブ

Claims

エンジン（１０）に取り付けられ、前記エンジンを流れる冷却水の流量を制御可能な冷却水制御弁装置（１）であって、
内部空間（３００）、前記エンジンの外壁に当接可能に形成された取付面（３９０）、前記内部空間に連通しつつ前記取付面に開口するよう形成され前記エンジンを流れる冷却水が流通可能な少なくとも１つの入口ポート（３０１、３０２）、および、前記内部空間と外部とを連通する少なくとも１つの出口ポート（３５１、３５２）を有するハウジング（３０）と、
前記内部空間に設けられ、回転することにより、前記入口ポートと前記出口ポートとの間の連通を制御可能なバルブ（４０）と、を備え、
前記ハウジングは、前記内部空間を形成するハウジング本体（３１）、および、前記バルブを迂回するようにして前記入口ポートと前記内部空間とを連通する迂回流路（３０３）の少なくとも一部を形成する迂回流路形成部（３４）を有し、前記取付面が前記エンジンの外壁に当接するよう前記エンジンに取り付けられる冷却水制御弁装置。
前記バルブは、軸周りに回転可能な筒状のバルブ本体（４１）、ならびに、前記バルブ本体の内周壁と外周壁とを接続するよう形成され前記バルブ本体の回転位置により前記入口ポートおよび前記出口ポートのそれぞれに連通可能な複数のバルブ開口部（４０１、４０２、４０３、４０４）を有し、
環状の当接面（６００）を有し、前記入口ポートまたは前記出口ポートと前記バルブとの間のうち少なくとも１箇所において前記当接面が前記バルブ本体の外周壁に当接するよう設けられ、前記当接面と前記バルブ本体の外周壁との間を液密に保持可能なシール部（６１、６２、６３）をさらに備える請求項１に記載の冷却水制御弁装置。
前記ハウジングは、前記内部空間と前記ハウジング本体の外壁とを接続するよう形成され複数の前記バルブ開口部と前記入口ポートおよび前記出口ポートのそれぞれとを連通可能な複数の筒状空間部（３１１、３１２、３１３、３１４）をさらに有し、
前記シール部は、複数の前記筒状空間部のうち２以上の前記筒状空間部のそれぞれにおいて前記当接面が前記バルブ本体の外周壁に当接するよう、複数設けられ、
複数の前記筒状空間部のうち前記シール部が設けられた２以上の前記筒状空間部は、前記ハウジング本体の外郭を形成する複数の外壁のうち同一の方向を向く外壁である特定外壁（３１０）に開口している請求項２に記載の冷却水制御弁装置。
前記ハウジングは、前記出口ポートを形成しつつ前記ハウジング本体とは別体に形成されたパイプ部（３５）をさらに有し、
前記迂回流路形成部は、前記パイプ部と一体に形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却水制御弁装置。