JP2021127703A - バルブユニット - Google Patents

Abstract

【課題】小型化できるバルブユニットを提供する
【解決手段】バルブユニット１が、内側にサーモバルブ２が収容されてその弁体２ｂが離着座する弁座４Ａａが形成されるバルブケース本体部４Ａと、バルブケース本体部４Ａから外方向に突出して形成されるスリーブ４Ｂとを有するバルブケース４と、スリーブ４Ｂの内側に形成される冷却水収容室Ｓと、バルブケース本体部４Ａ内の弁座４Ａａより上流側と冷却水収容室Ｓとを連通する導出路４Ａｅと、バルブケース本体部４Ａ内の弁座４Ａａより下流側と冷却水収容室Ｓとを連通する導入路４Ａｆとを有して形成される副流路Ｒ２と、スリーブ４Ｂに取り付けられて副流路Ｒ３を開閉するサブバルブ３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明はバルブユニットに関し、特に、内燃機関の冷却水が循環する通路に設けられるバルブユニットに関する。

従来、本出願人によって、内燃機関の冷却水を制御する制御弁ユニットが提案されている（特許文献１）。この制御弁ユニット５０を図６に基づいて説明する。
この制御弁ユニット５０は、その左右両端部に接続用のフランジ５０ａ，５０ｂが形成されたハウジング５０Ａを備えている。そして、この制御弁ユニット５０は、フランジ５０ａ，５０ｂを介して、例えば、エンジン（ウォータジャケット）とラジエータを結ぶ冷却水路の中間部に接続される。

この制御弁ユニット５０には、冷却水の温度に依存して形状変化し、冷却水の流量を制御するサーモスタット型制御弁５１と、電磁アクチュエータの作動により冷却水の流量を制御する電磁制御弁５２とを備えている。
前記サーモスタット型制御弁５１は、フレーム５１ａと、このフレーム５１ａに取り付けられ、感温作動体としてのサーモエレメント５１ｂを支持するフランジ部５１ｃと、サーモエレメント５１ｂによって開閉される弁体５１ｄと、この弁体５１ｄを常時閉弁する方向に付勢するバネ５１ｅ等から構成されている。

サーモエレメント５１ｂは、さらにピストンガイド５１ｆにガイドされながら進退すると共に、先端がフランジ部５１ｃに形成された支持部５１ｇの頂部と係合するピストン５１ｈと、冷却水の温度変化により膨脹または収縮してピストン５１ｈを進退移動させる熱膨張体としてのワックス５１ｉを内蔵した温度感知部５１ｊとから構成されている。
また前記フランジ部５１ｃが、制御弁ユニット５０の外郭を構成するハウジング５０Ａに取り付けられている。

そして、前記制御弁ユニット５０内に流入する冷却水が所定の温度以上（例えば８０℃以上）となると、温度感知部５１ｊ内に内蔵されたワックス５１ｉが膨張し、ピストン５１ｈがフレーム５１ａに形成された支持部５１ｇの頂部方向に突出する。
このピストン５１ｈの突出に対する反作用により、バネ５１ｅの付勢力に抗しながら、前記弁体５１ｄが開弁し、冷却水が通過する。
また、冷却水の放熱が促進され、制御弁ユニット５０内に流入する冷却水が所定の温度以下（例えば８０℃以下）となると、温度感知部５１ｊ内に内蔵されたワックス５１ｉが収縮し、バネ５１ｅの付勢力により弁体５１ｄが閉弁し、冷却水の通過が阻止される。

一方、電磁制御弁５２は、制御弁ユニット５０のハウジング５０Ａ内における中央の隔壁５０ｃに形成され、冷却水の流入側と流出側とを連通する円形状の開口５０ｄと、この開口５０ｄを閉塞および開放するポペット弁５２ａより構成されている。
このポペット弁５２ａはロッド５２ｂの端部に取り付けられ、ロッド５２ｂはハウジング５０Ａの側壁を貫通し、軸方向に往復動可能となるように保持される。

前記ロッド５２ｂのハウジング５０Ａの側壁外の他端部には、可動子としての円筒状の磁性体５２ｃが嵌め込まれており、この磁性体５２ｃを取り巻くように電磁コイル５２ｄが配置されている。また、この電磁コイル５２ｄは、ハウジング５０Ａ側壁に取り付けられたケーシング５２ｅによってハウジング５０Ａに取り付けられる。そして、この磁性体５２ｃと電磁コイル５２ｄとによって、電磁アクチュエータが構成される。

また、前記円筒状の磁性体５２ｃとケーシング５２ｅとの間の空間部にはコイル状の拡開バネ５２ｆが配置されており、ポペット弁５２ａは、このバネ５２ｆによって前記開口５０ｄを閉塞する方向に付勢されている。
前記電磁コイル５２ｄに、制御電流が供給されることにより、電磁制御弁５２も開閉による冷却水の流量制御がなされる。

このように、制御弁ユニット５０は、サーモスタット型制御弁５１と電磁制御弁５２とを備えているため、たとえ一方の制御弁に障害が生じても、他方の制御弁によって冷却制御が実行できるフェールセーフ機能を発揮する。

特許３８５９３０７号公報

ここで、特許文献１に示されたサーモスタット型制御弁５１において、弁体５１ｄと、これを駆動するサーモエレメント５１ｂと、弁体５１ｇを閉方向へ付勢するバネ５１ｅとを含む部分をサーモバルブ、このサーモバルブを収容して弁体５１ｄが離着座する弁座等を含む部分（図６中、フレーム５１ａ、支持部５１ｇ等を含む部分）をバルブケースとすると、このバルブケースが電磁弁５２の装着されるハウジング５０Ａで更に覆われる構造となっている。
即ち、特許文献１に示されたサーモスタット型制御弁５１と電磁制御弁５２とを含むバルブユニットでは、サーモバルブを覆い、サーモバルブの弁体が離着座する弁座を含むバルブケースとなる部分が、更に電磁制御弁５２を装着するためのハウジング５０Ａで覆われる二重構造になされているため、バルブユニットが大型化するという技術的課題があった。

そこで、本発明は、上記状況のもとなされたものであり、バルブユニット全体を小型化できるバルブユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明にかかるバルブユニットは、内燃機関の冷却水が循環する通路に設けられるバルブユニットであり、内側にサーモバルブが収容されるとともに主流路が形成され、前記主流路の途中に前記サーモバルブの弁体が離着座する弁座が形成されるバルブケース本体部と、バルブケース本体部から外方向に突出して形成されるスリーブと、を有するバルブケースと、前記スリーブの内側に形成される冷却水収容室と、前記主流路の前記弁座より上流側と前記冷却水収容室とを連通する導出路と、前記主流路の前記弁座より下流側と前記冷却水収容室とを連通する導入路と、を有して形成される副流路と、前記スリーブに取り付けられて、前記副流路を開閉するサブバルブと、を備えることを特徴とする。

このように、本発明にかかるバルブユニットにあっては、サーモバルブを収容するバルブケースが、サーモバルブの弁体が離着座する弁座を含むバルブケース本体部と、このバルブケース本体部から外方へ突出して形成されるスリーブとを有し、バルブケース本体部にサーモバルブが収容され、スリーブにサブバルブが装着される。
したがって、上記構成によれば、従来のバルブユニットのように、サーモバルブを収容するバルブケースが、電磁制御弁のような他のバルブ（サブバルブ）を取り付けるためのハウジングで更に覆われて二重構造となるのを防止でき、バルブユニットを小型化できる。

ここで、前記バルブケース本体部と前記スリーブは、それぞれ筒状であって、前記バルブケース本体部の中心を通る軸線と、前記スリーブの中心を通る軸線とが交差するように配置されていても良い。
このようにすると、バルブケース本体の両端に、冷却水が循環する通路を構成する管路を接続でき、また接続しやすい。

また、前記弁座は、前記バルブケース本体部内の軸線方向における、前記スリーブのバルブケース本体部側の開口端部に対向する領域内に、配置されていても良い。
このようにすると、前記弁座部分が主流路におけるサーモバルブで開閉する開閉部となるが、その開閉部と近い位置に冷却水収容室を配置できる。このため、上記構成によれば、開閉部となる弁座より上流と冷却水収容室とを連通する導出路と、弁座より下流と冷却水収容室とを連通する導入路を短くできるので、バルブユニットを一層小型化できる。

更に、前記サーモバルブは、前記弁体と、冷却水の温度に依存して形状変化して前記弁体を駆動するサーモエレメントと、前記弁体を前記弁座に着座させる方向へ付勢するバネと、を有し、前記バルブケース本体部は、前記弁座が形成される第一筒部と、前記第一筒部の一端に接合されると共に前記バネを支えるバネ受が設けられる第二筒部と、を有していても良い。

このように構成されたバルブユニットにあっては、第一筒部と第二筒部を分離した状態でサーモバルブを構成する各部品を収容してから、第一筒部と第二筒部を接合してバルブケースとして一体化すればよく、バルブケースにサーモバルブを容易に組み付けられる。更に、サブバルブをスリーブの外方からスリーブへ装着するようにすれば、バルブケースにサブバルブを容易に組み付けられる。
また、前記導出路は、前記バルブケース本体部内のサーモバルブの前記温度感知部の外周、又は前記温度感知部が配置される部分より下流に接続されていてもよい。このようにすると、サーモバルブが閉じていても、サブバルブが開弁すると、サーモバルブより上流側の冷却水が温度感知部に到達するようになるので、上流側の冷却水の温度変化をサーモバルブが感知できるようになる。これにより、サブバルブを開弁する温度を変化させることにより、サーモバルブの作動温度を変えることなく、サーモバルブが開弁する温度を調整できる。

また、前記サブバルブは、コイルと、前記コイルへの通電により往復動するプランジャと、前記プランジャ先端に形成されて前記導入路又は前記導出路を開閉する弁体部と、前記プランジャの移動方向の両側を連通する連通路とを有していても良い。
このように、サブバルブが電磁バルブである場合には、サブバルブを電気制御できる。更に、前記プランジャの移動方向の両側を連通する連通路が設けられている場合には、プランジャの移動方向の両側に生じる差圧によって、プランジャの移動が妨げられるのを抑制できる。

本発明によれば、バルブユニットを小型化できる。

図１は本発明にかかる実施形態のバルブユニットの断面図である。 図２はバルブユニットの適用例を示した概念図である。 図３は本発明にかかる実施形態のバルブユニットの動作状態（サブバルブ：開、サーモバルブ：閉）を示す断面図である。 図４は本発明にかかる実施形態のバルブユニットの動作状態（サブバルブ：開、サーモバルブ：開）を示す断面図である。 図５は本発明にかかる実施形態のバルブユニットの動作状態（サブバルブ：閉、サーモバルブ：開）を示す断面図である。 図６は従来の制御弁ユニットの断面図である。

以下、本発明の実施形態にかかるバルブユニットを図１乃至図５に基づいて説明する。
このバルブユニットは、内燃機関の冷却水が循環する通路に設けられるバルブユニットであって、例えば、図２に示すように、内燃機関のウォータジャケットと、ヒータコア１０、ＡＴＦ（Automatic transmission fluid）ウォーマ１１、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）１２、及びスロットルボディ（throttle body）１３等の各デバイスとをつなぐ通路１４の途中にそれぞれ配置され、各デバイスに対する冷却水の供給制御を個別に行うのに利用される。
また、他の適用例として、図示しないが、本実施の形態にかかるバルブユニットは、内燃機関のウォータジャケットとラジエータの間で冷却水を循環させる通路に配置されても良い。

（バルブユニット）
図１に示すように、本実施の形態にかかるバルブユニット１は、内側に主流路Ｒ１が形成されるバルブケース４と、このバルブケース４に収容されるとともに冷却水の温度に依存して主流路Ｒ１を開閉するサーモバルブ２と、バルブケース４の側部に取り付けられてサーモバルブ２を迂回する副流路Ｒ２を開閉するサブバルブ３とを備える。
本実施の形態では、サブバルブ３は、ソレノイドバルブであって、電磁アクチュエータとしてのソレノイドを有し、このソレノイドの作動により開閉動作する。尚、電磁アクチュエータは、モータであってもよく、サブバルブが電磁アクチュエータで開閉動作する電磁バルブである場合には、サブバルブの電気制御が可能になるが、サブバルブは、手動で開閉操作される開閉バルブであっても良い。

バルブケース４は、バルブケース本体部４Ａと、バルブケース本体部４Ａから外方向に突出して形成され、内側に冷却水収容室Ｓが形成されるスリーブ４Ｂとを有する。
このバルブケース本体部４Ａは、個別に形成された第一筒部４Ａ１と、第二筒部４Ａ２が接合されることによって形成されており、第一筒部４Ａ１にスリーブ４Ｂが一体成形されている。

この第一筒部４Ａ１と第二筒部４Ａ２は、それぞれ合成樹脂製で、ストレート形状の管状部材であって、第一筒部４Ａ１の一端部と第二筒部４Ａ２の一端部とがレーザー溶着によって接合され（接合部４Ａｂで接合され）、これにより、第一筒部４Ａ１と第二筒部４Ａ２とがバルブケース本体部４Ａとして一体化される。更に、上記したように、第一筒部４Ａ１とスリーブ４Ｂは、一体成形されており、これにより、バルブケース本体部４Ａとスリーブ４Ｂとがバルブケース４として一体化される。
尚、第一筒部４Ａ１と第二筒部４Ａ２の素材及び接合方法は、上記の限りではない。例えば、第一筒部４Ａ１の一端部と、第二筒部４Ａ２の一端部とを螺合により接合しても良い。また、バルブケース本体部４Ａとスリーブ４Ｂは、個別に形成されてから接合されていてもよく、バルブケース４の形成方法は適宜変更できる。
バルブケース本体部４Ａの両端となる第一筒部４Ａ１と第二筒部４Ａ２の他端部は、それぞれ冷却水が循環する通路１４を構成する他の管路（図示せず）に接続される。

また、スリーブ（枝管）４Ｂは、第一筒部４Ａ１の側部から外方向（第一筒部４Ａ１の径方向外側）に突出して形成される。即ち、前記第一筒部４Ａ１及び第二筒部４Ａ２（バルブケース本体部４Ａ）の中心を通る直線を軸線Ｙ、スリーブ４Ｂの中心を通る直線を軸線Ｘとすると、バルブケース本体部４Ａとスリーブ４Ｂは、軸線Ｘ，Ｙが交差するように配置されている。
このようにすると、バルブケース本体４Ａの両端に、冷却水が循環する通路１４を構成する管路を接続でき、また接続しやすい。
バルブケース本体部４Ａとスリーブ４Ｂは、図１に示すように、各々の軸線Ｘ，Ｙが直交するように配置される以外にも、各々の軸線Ｘ，Ｙが斜めに交差するように配置されていても良い。

更に、第一筒部４Ａ１と第二筒部４Ａ２は、必ずしもストレート形状でなくてもよく、例えば、Ｌ字状又はＵ字状であっても良い。そして、例えば、第一筒部４Ａ１がＬ字状である場合には、第二筒部４Ａ２の軸方向の延長上にスリーブ４Ｂが配置されても良い。このように、第一筒部４Ａ１と第二筒部４Ａ２とを有するバルブケース本体部４Ａの形状と、スリーブ４Ｂの位置は、通路１４を構成する管路の形状に合わせて適宜変更できる。

また、第一筒部４Ａ１と第二筒部４Ａ２を有して構成されるバルブケース本体部４Ａの内側には、冷却水が流れる主流路Ｒ１が形成される。この第一筒部４Ａ１の内周には、サーモバルブ２のピストン２ｇを受けるピストン受け部４Ａｄが第一筒部４Ａ１の内壁から突出形成されるが、そのピストン受け部４Ａｄで主流路Ｒ１を閉塞しないように配慮されている。
また、前記第一筒部４Ａ１の内径は、一端側（第二筒部４Ａ２側）が他端側と比較して大きく、内径の変わる部分（段差）が、サーモバルブ２の弁体２ｂが離着座する環状の弁座４Ａａとなっている。即ち、この弁座４Ａａは、主流路Ｒ１の途中に位置する。
また、バルブケース本体部４Ａの中心を通る軸線Ｙに沿う方向をバルブケース本体部４Ａの軸線方向とすると、弁座４Ａａは、バルブケース本体部４Ａ内の軸線方向における、前記スリーブ４Ｂのバルブケース本体部４Ａ側の開口端部４Ｂｂに対向する領域Ｌ内に位置している。

第二筒部４Ａ２の内周には、第二筒部４Ａ２の内壁から突出するようにリブ４Ａｃが形成されている。このリブ４Ａｃは、上記したバルブケース本体部４Ａの軸線方向に沿って伸びている。更に、リブ４Ａｃは、第二筒部４Ａ２（バルブケース本体部４Ａ）の周方向に並んで複数設けられている。
これら複数のリブ４Ａｃの図１中上側（第一筒部４Ａ１側）の端部には、サーモバルブ２の弁体２ｂに一端が係止されるバネ２ｃの他端が支持される。即ち、リブ４Ａｃは、バネ２ｃの他端を支持するバネ受として機能する。
また、周方向に並ぶ複数のリブ４Ａｃの内側には、サーモバルブ２の後述する温度感知部２ｆが軸線方向へ移動可能に挿入されており、これらのリブ４Ａｃは、温度感知部２ｆが径方向へずれるのを防止（振れ止め）する。即ち、リブ４Ａｃは、上記したように、バネ受として機能する他にも、温度感知部２ｆのガイドとしても機能する。更に、周方向に隣り合うリブ４Ａｃとリブ４Ａｃとの間には、軸方向に沿って隙間ができるので、リブ４Ａｃで温度感知部２ｆをガイドしたとしても、主流路Ｒ１を通過する冷却水の流れがリブ４Ａｃにより妨げられることがない。

また、前記スリーブ（枝管）４Ｂの内側には、冷却水収容室Ｓが形成される。
具体的には、スリーブ（枝管）４Ｂのバルブケース本体部４Ａとは反対側（反バルブケース本体部側）の開口端部４Ｂａには、サブバルブ３のケーシング３ｄがシール部材を介して取り付けられている。これにより、スリーブ（枝管）４Ｂの反バルブケース本体部側の開口端部４Ｂａがサブバルブ３で塞がれて、スリーブ４Ｂとサブバルブ３とで囲われる部分に、冷却水収容室Ｓが形成される。
このように、サブバルブ３は、スリーブ４Ｂの開口端部４Ｂａに外方から取り付けられるため、サブバルブ３を容易に取り付けることができる。しかも、サブバルブ３を取り付けることによって、スリーブ４Ｂの外気側の開口端部４Ｂａを容易に閉塞できる。

そして、冷却水は、第二筒部４Ａ２の図１中下端（他端）からバルブケース４内に流入し、第一筒部４Ａ１の図１中上端（他端）からバルブケース４外へと流出するようになっており、この冷却水の流れ方向における弁座４Ａａの上流側には、主流路Ｒ１内（第一筒部４Ａ１内）の冷却水を冷却水収容室Ｓに導出する導出路４Ａｅが設けられている。
また、冷却水の流れ方向における弁座４Ａａの下流側には、冷却水収容室Ｓの冷却水を主流路Ｒ１内（第一筒部４Ａ１）内に導入する導入路４Ａｆが設けられている。
これにより、サーモバルブ２の弁体２ｂが弁座４Ａａに着座して、サーモバルブ２が主流路Ｒ１を閉じた状態であっても、冷却水は、導出路４Ａｅ、冷却水収容室Ｓ、及び導入路４Ａｆを通過してバルブケース４内を通過できる。即ち、これら冷却水収容室Ｓ、導出路４Ａｅ、及び導入路４Ａｆによって、サーモバルブ２を迂回する副流路Ｒ２が形成される。

また、上記したように、前記弁座４Ａａは、バルブケース本体部４Ａ内の軸線方向における、前記スリーブ４Ｂのバルブケース本体部４Ａ側の開口端部４Ｂｂに対向する領域Ｌ内に位置している。
ここで、主流路Ｒ１を開閉するサーモバルブ２を迂回する副流路Ｒ２を形成する場合、主流路Ｒ１において、サーモバルブ２で開閉される開閉部となる弁座４Ａａの上流側と下流側を副流路Ｒ２で連通すれば良い。そして、上記したように弁座４Ａａを配置すると、サーモバルブ２の開閉部と、冷却水収容室Ｓとが接近して配置されるので、その開閉部の上流側と冷却水収容室Ｓとを連通する導出路４Ａｅと、開閉部の下流側と冷却水収容室Ｓとを連通する導入路４Ａｆの長さを、それぞれ短くでき、バルブケース４の小型化、ひいてはバルブユニット１の小型化が図られる。
また、導出路４Ａｅは、バルブケース本体部４Ａ内のサーモバルブ２における温度感知部２ｆが配置される部分より下流に接続されている。これにより、サーモバルブ２が閉じていても、副流路Ｒ２をサブバルブ３が開くと、サーモバルブ２の上流側の冷却水が温度感知部２ｆに到達するようになる。

尚、図１では、副流路Ｒ２における導出路４Ａｅと冷却水収容室Ｓとの接続部をサブバルブ３で開閉しているが、サブバルブ３で開閉するのは、導入路４Ａｆであってもよく、副流路Ｒ２のどの部分をサブバルブ３で開閉しても良い。

（サーモバルブ）
サーモバルブ２は、一般に用いられているものを適用できる。
例えば、図１に示すように、サーモバルブ２は、冷却水の温度に依存して形状変化して弁体２ｂを駆動する、感温作動体としてのサーモエレメント２ａと、サーモエレメント２ａによって駆動されて弁座４Ａａに離着座し、主流路Ｒ１を開閉する弁体２ｂと、この弁体２ｂを常時閉弁する方向（弁座４Ａａに着座させる方向）に付勢するバネ２ｃとを有して構成されている。
サーモエレメント２ａは、ピストンガイド２ｄと、ピストンガイド２ｄにガイドされながら進退すると共に、先端がピストン受け４Ａｄに係合するピストン２ｇと、冷却水の温度変化により膨脹または収縮してピストン２ｇを進退移動させる熱膨張体としてのワックスを内蔵した温度感知部２ｆとを有して構成されている。

前記ピストンガイド２ｄには、フレーム２ｅを介して弁体２ｂが取り付けられるとともに温度感知部２ｆのケースが取り付けられている。これにより、ピストンガイド２ｄ、弁体２ｂ、及び温度感知部２ｆが一体となって、ピストン２ｇに対してその軸方向へ動く。
また、前記したように、バネ２ｃの一端が弁体２ｂに支持され、バネ２ｃの他端は、第二の筒部４Ｂのリブ４Ａｃの上端面に支持されている。バネ２ｃは、如何なるバネであっても良いが、本実施の形態ではコイルバネであり、弁体２ｂとリブ（バネ受）４Ａｃとの間に圧縮された状態で介装されている。そのため、弁体２ｂは、バネ２ｃにより常時閉弁する方向（弁座４Ａａに着座する方向）へ付勢されている。

このように構成されたサーモバルブ２あっては、バルブユニット１内に流入する冷却水が所定の温度以上に上昇し、温度感知部２ｆ内のワックスが膨張すると、ピストン２ｇが押し出され、サーモエレメント２ａが伸長する。
このとき、ピストン２ｇの上端がピストン受け部４Ａｄに当接しているため、ピストン２ｇが押し出されると、ピストンガイド２ｄ、温度感知部２ｆ、及び弁体２ｂがバネ２ｃの付勢力に抗して、図１中下方へ移動する。これにより、弁体２ｂが弁座４Ａａから離座して主流路Ｒ１を開き、冷却水が弁体２ｂと弁座４Ａａとの間を通過する。

また、冷却水の放熱が促進され、バルブユニット１内に流入する冷却水が所定の温度より下がり、この冷却水によって温度感知部２ｆが冷やされて温度感知部２ｆ内のワックスが収縮すると、ピストン２ｇが進入し、サーモエレメント２ａが収縮する。
このとき、ピストン２ｇの上端がピストン受け部４Ａｄに当接すると共に、弁体２ｂがバネ２ｅにより弁座４Ａａ側へ付勢されているため、ピストン２ｇが進入すると、ピストンガイド２ｄ、温度感知部２ｆ、及び弁体２ｂがバネ２ｃの付勢力に従って、図１中上方へ移動する。これにより、弁体２ｂが弁座４Ａａに着座して主流路Ｒ１を閉じる。

（サブバルブ）
サブバルブ３は、いわゆるソレノイドバルブであって、一般に用いられているものを適用できる。
例えば、このサブバルブ３は、導出路４Ａｅの開閉を行う弁体部３ａが先端部に形成された可動子としてのプランジャ３ｂと、このプランジャ３ｂを取り巻くように配置されたコイル３ｃとを備え、このプランジャ３ｂとコイル３ｃとにより電磁アクチュエータが構成されている。このサブバルブ３には、コイル３ｃに制御電流を供給するための電力供給線３ｇが接続されている。
また、コイル３ｃはケーシング３ｄ内に収容されている。このケーシング３ｄにはプランジャ３ｂが摺動自在に挿入されるガイド穴３ｅが設けられている。

前記プランジャ３ｂとガイド穴３ｅの底部との間の空間部には付勢バネ３ｆが配置されている。この付勢バネ３ｆによって、プランジャ３ｂ（弁体部３ａ）は前記導出路４Ａｅを閉塞する方向に付勢されている。
そして、通電により前記コイル３ｃが励磁すると、プランジャ３ｂ（弁体部３ａ）が付勢バネ３ｆの付勢力に抗して、前記導出路４Ａｅを開く方向に吸引される。その一方、非通電時には、プランジャ３ｂは、付勢バネ３ｆの付勢力を受けて導出路４Ａｅを閉じる。このように、本実施の形態のサブバルブ３は、常閉型のソレノイドバルブとなっている。

また、プランジャ３ｂの外周には、軸方向に沿って溝が形成されており、この溝により、プランジャ３ｂとケーシング３ｄとの間にプランジャ３ｂの移動方向の両側を連通する連通路３ｈが形成される。
これにより、プランジャ３ｂが往復動する際に、プランジャ３ｂとケーシング３ｄの底部との間にできる空間が膨張したり縮小したりするが、その空間に冷却水が閉じ込められてプランジャ３ｂの動きを妨げることがなく、プランジャ３ｂの動作保障が可能になる。
尚、図１中では、プランジャ３ｂの移動方向の両側を連通する連通路３ｈがプランジャ３ｂの外周に形成された溝により形成されているが、連通路３ｈの形成方法はこの限りではない。例えば、連通路３ｈは、プランジャ３ｂが挿入されるガイド穴３ｅの周壁に形成された溝、又は、プランジャ３ｂを軸方向（プランジャ３ｂの移動方向）に貫通する貫通孔により形成されても良い。

このように構成されたサブバルブ３における、プランジャ３ｂの先端部の弁体部３ａは、非通電時には、前記導出路４Ａｅを閉塞した状態におかれ、制御電流の供給を受けると、導出路４Ａｅを開放した状態となる。すると、サーモバルブ２が主流路Ｒ１を閉じた状態であっても、冷却水は、副流路Ｒ２を通過してバルブケース４の内から外へと流れる。
また、サブバルブ３が冷却水の流れる副流路Ｒ２に設けられるので、サブバルブ３がソレノイドバルブであって、通電により発熱しても冷却水でサブバルブ３（ソレノイドバルブ）の放熱を促せる。
尚、本実施の形態において、サブバルブ３は常閉型のソレノイドバルブであるが、常開型で通電時に副流路Ｒ２を閉じるものであっても良い。

（バルブユニットの組立て）
以下に、本実施の形態にかかるバルブユニット１の組立て方法の一例について説明する。
まず、第一筒部４Ａ１内にサーモバルブ２を収容する。
具体的には、第二筒部４Ａ２と分離された第一筒部４Ａ１の一端側からサーモバルブ２を収容する。このとき、ピストン２ｇはピストン受け部４Ａｄに係合し、弁体２ｂは弁座４Ａａに当接する。そして、更に、弁体２ｂの背面に当接するようにバネ２ｃを収容し、その後、第一筒部４Ａ１に、第二筒部４Ａ２を嵌合し、両者をレーザー溶着により接合する。これにより、バルブケース４内へのサーモバルブ２の収容が終了する。

次に、バルブケース４のスリーブ４Ｂに、サブバルブ３を装着する。
具体的には、サブバルブ３のケーシング３ｄがシール部材を介して、スリーブ（枝管）４Ｂの外方から開口端部４Ｂａに取り付けられる。尚、図示しないが、サブバルブ３のケーシング３ｄにはフランジが設けられていて、そのフランジをスリーブ４Ｂにボルト（ネジ）で止めることにより、固定される。

このように、バルブユニット１は、第一筒部４Ａ１を含むバルブケース本体部４Ａ内にサーモバルブ２が配置され、バルブケース本体部４Ａから外方向に突出したスリーブ４Ｂにサブバルブ３が装着される。
そのため、従来のバルブユニットように、サーモバルブを収容するバルブケースを更にサブバルブを取り付けるためのハウジングで覆う構造と比べて、バルブユニットを小型化できる。
また、上記したバルブユニット１の組立て方法によれば、バルブケース４内にサーモバルブ２を容易に組み付けられるとともに、サブバルブ３をスリーブ４Ｂの外側からスリーブ４Ｂに容易に組み付けられるので、バルブユニット１の組立てを容易に行うことができる。

（バルブユニットの動作、作用）
サーモバルブ２は、温度感知部２ｆの周辺温度が所定の温度以上となった場合に、サーモエレメント２ａが伸長して主流路Ｒ１を開く。そのサーモエレメント２ａの形状変化によりサーモバルブ２が主流路Ｒ１を開くのに要する最低温度を所定の作動温度とすると、このサーモバルブ２の作動温度は、温度感知部２ｆに収容されるワックスの調整により一義的に決定される。
一方、サーモバルブ２を開弁させたい温度を任意の開弁温度とすると、本実施の形態のバルブユニット１によれば、サーモバルブ２の作動温度を変えなくても、任意の開弁温度が作動温度以上であれば、サーモバルブ２を任意の開弁温度で開弁できる。
具体的に説明すると、例えば、サーモバルブ２の作動温度が５０℃である場合であっても、サーモバルブ２を８０℃等の作動温度以上の任意の温度で開弁できる。

図１に示すように、当初、図２に示すシステム全体の冷却水の温度がサーモバルブ２の作動温度（例えば、５０℃）以下であって、前記バルブユニット１のサーモバルブ２及びサブバルブ３が共に閉弁した状態では、バルブケース４内（温度感知部２ｆ周辺）の冷却水は、流れることなく、滞留する。

このように、サーモバルブ２及びサブバルブ３が閉弁して、バルブケース４内の冷却水が滞留した状態では、バルブユニット１の上流側（内燃機関側）の冷却水の水温が作動温度（例えば、５０℃）以上に上昇しても、その温度が上昇した冷却水はサーモバルブ２の温度感知部２ｆに到達しない。
その結果、温度感知部２ｆに内蔵されたワックスが温められず、サーモバルブ２の開弁動作は行われない。

一方、バルブユニット１より上流側の冷却水の水温が、例えば、８０℃等の任意の開弁温度に達した場合には、バルブユニット１のサブバルブ３へ制御電流を供給し、サブバルブ３を開弁する。詳しくは、図３に示すように、制御電流の供給を受けてコイル３ｃが励磁すると、プランジャ３ｂが図３中右方へ引き寄せられて、プランジャ３ｂの弁体部３ａが導出路４Ａｅを開状態とする。
すると、実線の矢印で示すように、サーモバルブ２が主流路Ｒ１を閉塞した状態であっても、冷却水は副流路Ｒ２を流れる。即ち、冷却水は、導出路４Ａｅを介して冷却水収容室Ｓに導入され、冷却水収容室Ｓから導入路４Ａｆを介して第一筒部４Ａ１内に戻される。

このように、サブバルブ３が副流路Ｒ２を開くことにより、バルブケース４内に冷却水の流れが生じ、温度が上昇した冷却水が温度感知部２ｆに達することとなる。しかも、サーモバルブ２の作動温度（例えば、５０℃）は、任意の開弁温度（例えば、８０℃）よりも低く設定されているため、図４に示すように、サーモバルブ２は素早く開弁し、主流路Ｒ１を経由して冷却水が流通する。
そして、サーモバルブ２を開弁する任意の開弁温度を、８０℃以外の、例えば、９０℃としたい場合には、バルブユニット１上流側の冷却水の温度が９０℃になった場合に、サブバルブ３に制御電流を供給するようにすれば良い。

このように、サーモバルブ２を開弁する任意の開弁温度は、サーモバルブ２の作動温度以上であれば、サブバルブ３の開閉制御により、ワックスの調整によりサーモバルブ２自体の作動温度を調整することなくサーモバルブ２の開弁動作を制御できる。換言すると、本実施の形態のバルブユニット１によれば、サーモバルブ２の作動温度が一定であっても、サーモバルブ２の開弁温度を作動温度以上の任意の温度で自由に設定できる。
これにより、ヒータコア１０、ＡＴＦ（Automatic transmission fluid）ウォーマ１１、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）１２、及びスロットルボディ（throttle body）１３等の各デバイスに通じる通路１４を開きたい温度がそれぞれ異なる場合であっても、作動温度の異なるサーモバルブ２を個別に用意する必要がない。また、上記バルブユニット１を利用すれば、各通路１４を開く温度を容易に変更できるので、冷却システム全体のチューニングを容易にできる。

更に、上記したように、サーモバルブ２が感温するには、バルブケース４内を冷却水が流れている必要がある。このため、サーモバルブ２単体を通路１４に設ける場合には、サーモバルブ２が閉弁状態であっても、感温のために冷却水をわずかに流す必要がある。しかし、本実施の形態のバルブユニット１によれば、サーモバルブ２に感温させたいときにサブバルブ３を開けば良いので、冷却水の無駄を削減し、冷却水の熱の効率的な利用が可能になる。

また、バルブケース４内に冷却水の流れが生じていれば、サーモバルブ２が感温できるので、サーモバルブ２を通過する冷却水の流量が十分に確保されていれば、サーモバルブ２が開弁したことを受けて、図５に示すように、サブバルブ３への通電を絶って導出路４Ａｅを閉じても良い。このようにすると、節電できると共に、ソレノイドの発熱を抑制できる。加えて、サブバルブ３を通過させる冷却水の流量が、サーモバルブ２に感温させるのに足る量だけあればよく、サーモバルブ２を通過する冷却水の流量と比較して非常に少なくて済むので、サブバルブ３を小型化でき、ひいてはバルブユニット１を一層小型化できる。
また、サブバルブ３が開弁していても、閉弁していても、バルブケース４内の冷却水の温度が作動温度（例えば、５０℃）よりも低くなると、サーモバルブ２は閉弁し、図１に示す状態に戻る。

以上をまとめると、サーモバルブ２の作動温度は、上記したように、ワックスの調整により一義的に決定されるものであるので、その作動温度を変更するには、ワックスの調整をする必要がある。このため、サーモバルブ２を単体で利用する場合には、作動温度が任意の開弁温度となるように、任意の開弁温度毎にワックスを調整する必要がある。
しかし、本実施の形態のバルブユニット１は、サーモバルブ２とサブバルブ３を併用し、バルブユニット１上流側の冷却水の温度がサーモバルブ２の作動温度以上であれば、サブバルブ３の開弁動作タイミングでサーモバルブ２を開弁できる。
このため、作動温度が同じサーモバルブ２を利用しても、サブバルブ３を開弁する温度を変更すれば、その温度が作動温度以上である限り、サーモバルブ２が異なる任意の温度で開弁できる。即ち、サーモバルブ２の開弁温度を、サーモバルブ２の作動温度以上の任意の温度とすることができる。また、サーモバルブ２の作動温度と開弁温度に温度差をつけることにより、サーモバルブ２の開弁の応答性を高めることができる。
一方、冷却水温が作動温度より低下すれば、サーモバルブ２が閉弁する。
このように、バルブユニット１では、サーモバルブ２を用いているにも拘わらず、異なる温度で開閉が実行される。

上記実施形態では、バルブユニット１の上流側の温度を温度センサにより検出し、その温度センサによる検出情報を基に車体に搭載されるコントローラがバルブユニット１のサブバルブ３への供給電流を制御するようになっている。しかし、スロットルバルブの開度情報および内燃機関の回転数情報によって、サブバルブ３への供給電流を制御しても良い。
また、上記実施形態では、導出路４Ａｅがバルブケース本体部４Ａ内のサーモバルブ２の温度感知部２ｆより下流に接続されているが、導出部４Ａｅが温度感知部２ｆの外周部分に接続されていてもよく、サブバルブ３が開いたときに、温度感知部２ｆを冷却水が通過するようになっていれば、サーモバルブ２の開弁温度を、サーモバルブ２の作動温度以上の任意の温度で開弁できる。

１ バルブユニット
２ サーモバルブ
２ａ サーモエレメント
２ｂ 弁体
２ｃ バネ
２ｄ ピストンガイド
２ｅ フレーム
２ｆ 温度感知部
２ｇ ピストン
３ サブバルブ
３ａ 弁体部
３ｂ プランジャ
３ｃ コイル
３ｄ ケーシング
３ｆ 付勢バネ
３ｈ 連通路
４ バルブケース
４Ａ バルブケース本体部
４Ａ１ 第一筒部
４Ａ２ 第二筒部
４Ａａ 弁座
４Ａｃ リブ（バネ受）
４Ａｅ 導出路
４Ａｄ ピストン受け部
４Ａｆ 導入路
４Ｂ スリーブ（枝管）
４Ｂｂ バルブケース本体部側の開口端部
４Ｂｃ 反バルブケース本体部側（バルブケース本体部とは反対側）の開口端部
Ｒ１ 主流路
Ｒ２ 副流路
Ｓ 冷却水収容室

Claims (6)

1. 内燃機関の冷却水が循環する通路に設けられるバルブユニットであって、
   冷却水の温度に依存して主流路を開閉するサーモバルブと、
   内側に前記サーモバルブが収容されるとともに前記主流路が形成され、前記主流路の途中に前記サーモバルブの弁体が離着座する弁座が形成されるバルブケース本体部と、前記バルブケース本体部から外方向に突出して形成されるスリーブと、を有するバルブケースと、
   前記スリーブの内側に形成される冷却水収容室と、前記主流路の前記弁座より上流側と前記冷却水収容室とを連通する導出路と、前記主流路の前記弁座より下流側の主流路と前記冷却水収容室とを連通する導入路と、を有して形成される副流路と、
   前記スリーブに取り付けられて、前記副流路を開閉するサブバルブと、を備える
   ことを特徴とするバルブユニット。
2. 前記バルブケース本体部と前記スリーブは、それぞれ筒状であって、
   前記バルブケース本体部の中心を通る軸線と、前記スリーブの中心を通る軸線とが交差するように配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルブユニット。
3. 前記弁座は、
   前記バルブケース本体部内の軸線方向における、前記スリーブのバルブケース本体部側の開口端部に対向する領域内に、配置される
   ことを特徴とする請求項２記載のバルブユニット。
4. 前記サーモバルブは、
   前記弁体と、
   温度感知部を含んで冷却水の温度に依存して形状変化して前記弁体を駆動するサーモエレメントと、
   前記弁体を前記弁座に着座させる方向へ付勢するバネと、を有し、
   前記バルブケース本体部は、
   前記弁座が形成される第一筒部と、
   前記第一筒部の一端に接合されると共に前記バネを支えるバネ受が設けられる第二筒部と、を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のバルブユニット。
5. 前記導出路は、前記バルブケース本体部内の前記温度感知部の外周、又は前記温度感知部が配置される部分より下流に接続されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のバルブユニット。
6. 前記サブバルブは、
   コイルと、
   前記コイルへの通電により往復動するプランジャと、
   前記プランジャ先端に形成されて前記導入路又は前記導出路を開閉する弁体部と、
   前記プランジャの移動方向の両側を連通する連通路と、を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のバルブユニット。

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