JP5919031B2 - 冷却水制御バルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のエンジン等を水冷する際の冷却水を制御する冷却水制御バルブ装置に関する。

自動車等の車両のエンジンにおいては、エンジンの暖機性能の向上やエンジンを最適な温度で動作させることによる燃費向上等を目的として、エンジンとラジエタとの間で冷却水を循環させるメイン通路とは別に、ラジエタをバイパスしてそのままエンジンに戻すバイパス通路を設けるとともに、メイン通路に冷却水制御バルブを設け、この冷却水制御バルブの開度を冷却水温とその他の値に応じて調節することによって、ラジエタにより冷却される冷却水の量を制御することが検討されている。例えば、冷却水温が低いエンジン始動時等においては、メイン通路を遮断して冷却水を、ラジエタに通さずにバイパス通路からエンジンにそのまま戻し、エンジンの暖機を促進させるようにする。また、例えば、暖気後においてエンジンにおける燃料の燃焼を最適化するように冷却水の温度を制御するために、冷却水制御バルブの開閉（開度）を調整する。

このような冷却水制御バルブでは、例えば、ステッピングモータ等に駆動されるロータリ式のバルブや温度で動作するサーモスタット式のバルブなどが検討されている。なお、サーモスタット式（感熱式）のバルブとは、温度で変位するサーモスタットやサーモワックス等を用い、これらの温度による変位でバルブを開閉作動させるものである。

ここで、万が一、冷却水制御バルブが閉じた状態で動作しなくなると、冷却水がラジエタで冷却されることなく、バイパス通路によりエンジンを循環することになり、冷却水温度が上昇する。そのままエンジンを作動させるとオーバーヒートする虞がある。そこで、冷却水制御バルブが閉じた状態で作動しなくなること等により冷却水の温度が上昇した際に、冷却水制御バルブとは別に作動する熱的保護デバイスを設けたバルブによって、冷却水をラジエタ側に循環させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、熱的保護デバイスに設けたバルブがフェイルセーフ機構になる。なお、熱的保護デバイスを設けたバルブは、たとえば、サーモスタット、サーモワックス、形状記憶合金、所定温度で溶融する合金とばねの組み合わせ等の温度によって変位するデバイスを用いたバルブであり、冷却水温度が設定温度以上に上昇すると、温度によりデバイスが変位してバルブが開放状態になる。

ところで、エンジン内部にはエンジンを冷却するためにエンジンの外面側に冷却水が循環するウォータジャケットが設けられている。ウォータジャケットは、例えば、エンジンのシリンダブロックに設けられるとともに、このシリンダブロックに固定されるシリンダヘッドに設けられている。したがって、エンジンの冷却に際しては、シリンダブロック側のウォータジャケットおよびシリンダヘッド側のウォータジャケットに冷却水を流入させるとともに、これらから冷却水を流出させて、冷却水をラジエタとの間で循環させる必要がある。

ここで、エンジンの作動中は、シリンダヘッドのウォータジャケットの冷却水およびシリンダブロックのウォータジャケットの冷却水の温度を別々の温度で制御することで車両の燃費向上が期待される。したがって、燃費向上を目的として、効率的にシリンダヘッドとシリンダブロックを冷却することを考えた場合に、冷却水の循環を別々に制御することが考えられる。この場合に、例えば、シリンダヘッドのウォータジャケットと、シリンダブロックのウォータジャケットとにそれぞれ冷却水制御バルブを設けることが考えられる。

特表２０１０−５２８２２９号公報

上述のように、シリンダヘッドのウォータジャケットと、シリンダブロックのウォータジャケットとにそれぞれ冷却水制御バルブを設けた場合には、コストが高くなる。特に、それぞれに上述のようなフェイルセーフ機構を設けた場合にコストへの影響が大きくなる。

また、特許文献１では、メインの制御バルブが閉弁状態になると、エンジンから冷却水制御バルブまでの通路の冷却水の流れが止まった状態になり、その通路から分岐した熱的保護デバイスの通路の流れも同様に止まった状態になる。そのため、エンジンを循環する冷却水の温度に対して、熱的保護デバイスで検知される温度には温度差が生じてしまう。すなわち、エンジンにおける冷却水温度が上昇してから閉状態の冷却水制御バルブ部分の冷却水の温度が上昇するまでには大きな時間差が生じることになる。これにより、熱的保護デバイスにおいてエンジンの冷却水の温度を瞬時に検知できないという問題もある。このため、冷却水制御バルブが閉の状態で動作しないような不都合が生じた場合、熱的保護デバイスの動作が遅れ、エンジンがオーバーヒートする虞がある。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、冷却水の制御に際し、１つの装置で、２系統の冷却水の流量をそれぞれ独立して制御可能で、かつ、２系統の冷却水の流量制御を適切に行うことが可能な冷却水制御バルブ装置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、本発明の冷却水制御バルブ装置は、冷却すべき対象物を冷却するための冷却水の流量を調整する冷却水制御バルブ装置であって、
二つの流入口を備え、各流入口にそれぞれ連通する通路毎に冷却水の流量を調整するバルブが設けられるとともに、一方の前記流入口に連通する前記通路である第１通路に前記バルブとして電子制御により流量を調整可能な電子制御バルブが設けられ、他方の前記流入口に連通する前記通路である第２通路に前記バルブとして温度検知媒体の温度による変位で流量を調整する感熱式バルブが設けられていることを特徴とする。

本発明においては、二つある流入口の各流入口毎に冷却水の流量を制御可能であり、隣接または近接する二つの部位における冷却水の流量を１つの冷却水制御バルブ装置で、別々に制御することができる。この場合に、二つの冷却水制御バルブ装置を用いるよりも、コストの低減を図るとともに、例えば、対象物への冷却水制御バルブ装置の組み付け時の作業性を向上できる。

また、一方の流入口には、電子制御バルブが備えられているので、流量の調整を細かく設定できるとともに対象物の温度変化に対して迅速に冷却水流量の調整が可能である。それに対して、他方の流入口には、感熱式バルブが備えられることから温度検知媒体の温度による変位での比較的大まかな制御が行われることになる。

すなわち、二つの部位の使用用途や特性に合わせて異なる方式の制御を採用することができ、二つの部位の使用用途や特性にあった冷却水の流量制御が可能になる。
また、全てを電子制御バルブとした場合よりもコストの低減を図ることができる。
例えば、感熱式バルブでは、電子制御が行われないのでそのための電子機器を必要としないとともに、電子機器で用いられる制御プログラムを必要とせず、全てのバルブを電子制御バルブにした場合よりも、大幅にコストの低減を図ることができる。

また、二つの異なる駆動方式のバルブを用いることにより、複数のバルブが同時に機能停止するのを抑制できる。例えば、電気的な問題が発生しても、感熱式バルブは影響を受けず、電子制御バルブとともに機能停止してしまうことがない。この場合に、例えば、二つのバルブで同時に冷却水を流せない状態になるより、対象物全体の温度上昇を抑制することができ、障害への対応のための時間的な余裕が生じる。

また、本発明において、エンジンのシリンダヘッド側のウォータジャケットおよびシリンダブロック側のウォータジャケットと、ラジエタとの間で冷却水を循環させる循環流路を備えるエンジン冷却システムで用いられ、一方の前記流入口が前記シリンダヘッド側の前記ウォータジャケットに接続され、他方の前記流入口が前記シリンダブロック側の前記ウォータジャケットに接続され、
これら流入口に前記電子制御バルブまたは前記感熱式バルブを備える前記通路を介して連通する流出口が前記循環流路の前記ラジエタに冷却水を送る側に接続されていてもよい。

一般的に、エンジン内部のシリンダブロック側にはオイルパンが設けられ、エンジン各部に送られる潤滑油が溜められる。シリンダブロック側のウォータジャケットの冷却水は、シリンダヘッド側のウォータジャケットの冷却水より高温に設定されることで、潤滑油の粘度を低く保つことができる。図示しないエンジン内部のピストン、シリンダライナーに供給される潤滑油の粘度を低くたもつことで、燃費向上につながる。したがって、シリンダブロック側のウォータジャケットの冷却水は高温になるまで循環する必要がなく、バルブの応答性を必要としないことから、冷却水の流量を感熱式バルブで制御することが可能である。例えば、エンジンの始動時を除く作動中は、シリンダブロック側のウォータジャケットの冷却水が感熱式バルブを開とする温度以上になっており、感熱式バルブが基本的に開になっている。したがって、感熱式バルブが電子制御式バルブと比較した場合に、冷却水の温度変化に対して開閉動作が遅くなっても特に問題がない。

一方、シリンダヘッド側のウォータジャケットの冷却水は、シリンダブロック側に比較すると低温に設定されることが好ましい。エンジン内部のシリンダヘッド側には、燃焼室が設けられており、燃焼室の温度を適正温度に保つためにシリンダヘッド側のウォータジャケットの冷却水が低温（適温）になるように循環させる必要がある。シリンダヘッド側のウォータジャケットの冷却水を適温に保ち、効率よく燃焼室の冷却を図ることでエンジンの異常燃焼を抑制し、燃費の悪化を防ぐことができる。エンジンの燃焼効率等を考慮した場合に、エンジンの始動時を除く作動中であっても、エンジンの燃焼室温度を適温に保つために冷却水の流量を比較的細かく調整する必要が生じる。この場合に、感熱式バルブより冷却水の温度に対して応答性に優れる電子制御バルブの方が適している。すなわち、シリンダヘッド側に電子制御バルブを配置し、シリンダブロック側に感熱式バルブを配置することにより、効率的に冷却水の流量を制御できるとともに、シリンダブロック側に感熱式バルブを用いることによりコストの低減を図りつつ、適切に流量制御を行うことができる。

また、本発明において、前記エンジンの前記シリンダヘッド側の前記ウォータジャケットから流出した前記冷却水を、前記ラジエタをバイパスして前記エンジンの前記ウォータジャケットに戻すバイパス流路を備える前記エンジン冷却システムに用いられ、
前記第１通路に前記電子制御バルブを介することなく前記バイパス流路が接続され、
かつ、前記第１通路と、前記第２通路との間に、これら通路を常時連通させる還流路が設けられていてもよい。

また、本発明においてはバイパス流路が設けられることにより、電子制御バルブおよび感熱式バルブが閉の場合には、循環流路を冷却水が循環せずに、バイパス流路を冷却水が循環することになる。バイパス流路は、ラジエタを通らないため、バイパス流路で循環する冷却水は、ラジエタで冷却されることなくエンジンのシリンダヘッド側のウォータジャケットから再びエンジンのウォータジャケットに戻るように循環することにより高温化し、エンジンの温度を上昇させる。これにより、冷却水温度が低い場合に、冷却水温度を高め、例えば、エンジンの温度を燃料の燃費効率が高い温度に近づけることができる。なお、バイパス流路は、冷却水流路に設けられるウォータポンプの上流側に接続することで、ウォータポンプによりバイパス流路の循環を常時行うことができる。

本発明では、バイパス流路が接続される第１通路と、感熱式バルブが設けられた第２通路との間に、これら通路を常時連通させる還流路が設けられている。したがって、バイパス通路を流れる冷却水の一部は、シリンダブロック側のウォータジャケットから他方の流入口に流入して感熱式バルブを備える第２通路を通り、還流路に流れた冷却水である。

つまり、シリンダブロック側のウォータジャケットから流入した冷却水が、感熱式バルブが設けられた第２通路、還流路を通り、第１通路を介してバイパス通路に流れることになる。これにより、感熱式バルブは閉じていても、シリンダブロック側のウォータジャケットから流れる冷却水が感熱式バルブ部の周囲を常に流れることになり、感熱式バルブは、ウォータジャケットから流れる冷却水の温度に対応して作動することになる。すなわち、感熱式バルブが閉じている状態においても、感熱式バルブ部周囲の冷却水を循環させることによって、常に流れを生じさせることができるので、ウォータジャケットの冷却水温度の変化に対して、感熱式バルブの開閉動作を適切に行うことができる。

ここで、還流路が備えられておらず、感熱式バルブが閉になっている場合、感熱式バルブを備え、かつ、一方の流入口から流出口まで配置された第２通路に冷却水が流れなくなる。この場合、シリンダブロック側のウォータジャケット内の冷却水と、第２通路の冷却水との間で冷却水に流れが生じないために速やかに温度の伝達が行われず、シリンダブロック側のウォータジャケット内の冷却水温度を感熱式バルブでは正確に検知できず、シリンダブロック側のウォータジャケット内の冷却水温度の変化に対する感熱式バルブの開閉動作が大きく遅延することになる。

また、本発明において、前記第１通路の前記電子制御バルブより上流の一方の前記流入口側と、前記第２通路の前記感熱式バルブより上流の他方の前記流入口側とがチェックバルブを介して連通し、
かつ、前記チェックバルブが第１通路から第２通路への冷却水の流れを許可してもよい。

また、本発明においては、チェックバルブにより第１通路から第２通路に冷却水が流れることを可能とする。
ただし、第１通路の圧力が第２通路の圧力より小さい場合には、チェックバルブが開放することなく、第１通路から第２通路にチェックバルブを介して冷却水が流れることがない。

チェックバルブを開放させる圧力差は、基本的には、第２通路の加熱式バルブが開の状態であるにもかかわらず、第１通路の電子制御バルブが閉の場合に生じることになる。例えば、第１通路の電子制御バルブが固着するなどにより、シリンダヘッド側のウォータジャケットの冷却水の温度が電子制御バルブを開とする温度を超えているにもかかわらず、電子制御バルブが閉の場合に、第１通路の圧力が高くなり、第１通路と第２通路との圧力差が大きくなってチェックバルブが開放し、第１通路から第２通路に冷却水が流れ、この冷却水が開になっている感熱式バルブを通過し、ラジエタに向うことになる。

このような構成により、電子制御バルブが作動しなくなった場合に、電子制御バルブ側の冷却水が例えばラジエタに送られなくなって、エンジン（シリンダヘッド）温度が上昇してしまうのを防止することができる。すなわち、冷却水制御バルブ装置は、その電子制御バルブに対してフェイルセーフ機能を持つことになる。なお、チェックバルブは、その開弁圧が、上述のフェイルセーフ機能に適したものを用いることができる。また、チェックバルブの設定によっては、感熱式バルブに対してフェイルセーフ機能を持たせたりすることもできる。例えば、第１通路と第２通路の圧力差により第２通路から第１通路に冷却水が流れることを許容するチェックバルブを設けることにより、感熱式バルブの故障が発生してもシリンダブロック側の冷却水を確実に循環させることができる。

本発明によれば、１つの冷却水制御バルブ装置により、２系統の冷却水流路における冷却水の流量をそれぞれ独立して制御可能とすることができる。また、例えば、冷却水温度を高温に設定するため、冷却水を比較的、安定した流量で制御する側の流量を感熱式バルブで制御し、冷却水温度をエンジンの燃焼状態に合わせて、比較的頻繁に調整し、冷却水温度を低温（適温）に設定する側の流量を電子制御バルブで制御することが可能なる。これにより、電子制御バルブを二つ用いるより、コストの低減を図ることができるとともに、２系統の冷却水の流量調整を適切に行うことができる。

本発明の実施形態の冷却水制御バルブ装置が用いられるエンジン冷却システムの概略を示す冷却回路図である。 前記冷却水制御バルブ装置を示す底面図である。 前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視図である。 図２のＡ−Ａ断面斜視図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、この実施形態の冷却水制御バルブ装置１０が用いられるエンジン冷却システムは、エンジン１のシリンダヘッド側のウォータジャケット１ａに連通するとともに、エンジン１のシリンダブロック側のウォータジャケット１ｂに連通して設けられる冷却水制御バルブ装置１０と、ウォータジャケット１ａ、１ｂに連通して設けられて、冷却水を循環させるためのウォータポンプ２と、冷却水を冷却するためのラジエタ３と、前記ウォータジャケット１ａ，１ｂから冷却水制御バルブ装置１０、ラジエタ３およびウォータポンプ２を通って再びウォータジャケット１ａ，１ｂに戻るように水を循環させるための循環流路４とを備えている。なお、後述のように冷却水制御バルブ装置１０は、シリンダヘッド側のウォータジャケット１ａから循環流路４のラジエタ３側に向う部分に流出する流量と、シリンダブロック側のウォータジャケット１ｂから循環流路４のラジエタ３側に向う部分に流出する流量とを独立して制御できるようになっている。

また、この実施形態のエンジン冷却システムでは、バイパス流路５が、ラジエタ３をバイパスした状態、すなわち、ラジエタ３を通らずに、ウォータポンプ２の上流側に接続されている。具体的には、バイパス流路５は、ウォータポンプ２の吸入口の上流側であり、ウォータポンプ２の吸入口付近に接続されており、冷却水制御バルブ装置１０が循環流路４を閉としても、冷却水はバイパス流路５を通り、ウォータポンプ２を介してエンジン１のウォータジャケット１ａ，１ｂに戻るようになっている。したがって、バイパス流路の水はウォータポンプ２により循環させられるようになっている。なお、ウォータポンプ２は、エンジン１の駆動力で駆動させられており、エンジンが作動中の場合に、ウォータポンプ２も作動中になる。

これにより、例えば、エンジン始動時等の冷却水温度が低い状態の場合に、冷却水制御バルブ装置１０で循環流路４を閉とすることにより、エンジン１の発熱により冷却水がラジエタ３で冷却されることなく加熱されるようになっている。

また、冷却水制御バルブ装置１０と、ウォータポンプ２との間には、循環流路４およびバイパス流路５に加えてヒータ６を通るサブ流路６ａと、スロットル７（スロットル用ウォータジャケット）を通るサブ流路７ａとが備えられている。また、各流路は、例えば、配管により形成されている。

また、ＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）の冷却を行うＡＴＦ冷却装置８が設けられ、このＡＴＦ冷却装置８を循環する流路９が循環流路４のラジエタ３からウォータポンプ２に向う側に合流している。なお、流路９は、冷却水制御バルブ装置１０の後述の電子制御バルブ１１を通るものとしても良いし、バルブを介さずにウォータジャケット１ａからウォータポンプ２に向かい、エンジン動作中は、常時冷却水が流路９を循環するものとしてもよい。

この実施形態の冷却水制御バルブ装置１０は、エンジン１のシリンダヘッド側のウォータジャケット１ａとシリンダブロック側のウォータジャケット１ｂとの境界部分を跨ぐように取り付けられる。
冷却水制御バルブ装置１０の取り付け位置になるウォータジャケット１ａと、ウォータジャケット１ｂとには、それぞれ冷却水を流出させる開口部が形成されている。

冷却水制御バルブ装置１０は、図２ないし図５に示すように前記ウォータジャケット１ａ、１ｂの前記開口部の部分に取り付けられるケーシング２０を備え、ケーシング２０には、ウォータジャケット１ａの開口部に連通する第１流入口２２と、ウォータジャケット１ｂの開口に連通する第２流入口２２ａとを有するフランジ部２１が設けられている。

また、ケーシング２０は、フランジ部２１の第１流入口２２に連通する内部空間を有し、ロータ１２を有する電子制御バルブ（ロータリ式バルブ）１１が配置される第１通路部２３と、ロータ１２を回転駆動する駆動手段としてのモータ８１が内部に配置される駆動室部２４と、フランジ部２１の第２流入口２２ａに連通するとともに感熱式バルブ４０が配置される第２通路部２５と、第１通路部２３および第２通路部２５に連通するとともに、循環流路４に接続されるメイン流出部２６と、第１通路部２３から分岐した状態で、前記バイパス流路５に接続されるバイパス流出部２７と、サブ流路６ａ、７ａに接続されるサブ流出部２８、２８ａとを備える。

この冷却水制御バルブ装置１０では、第１流入口２２および第２流入口２２ａの周囲にシール部材が配置される溝が形成されている。また、シリンダヘッド側のウォータジャケット１ａに第１流入口２２を介して連通する第１通路部２３は、ウォータジャケット１ａから流出する冷却水が前記電子制御バルブ１１を通過して、メイン流出部２６、サブ流出部２８、２８ａに至るように、メイン流出部２６、サブ流出部２８、２８ａに接続されている。また、第１通路部２３の電子制御バルブ１１より第１流入口２２側の部分にバイパス流出部２７が設けられ、電子制御バルブ１１の開閉にかかわらず、ウォータポンプ２の作動により、シリンダヘッド側のウォータジャケット１ａの冷却水がバイパス流出部２７からバイパス流路５に流出するようになっている。

電子制御バルブ１１は、そのロータ１２の回転角度により、シリンダヘッド側のウォータジャケット１ａから循環流路４と二つのサブ流路６ａ、７ａとを通る冷却水の流量を変更可能（開閉可能）になっている。ロータ１２は、その回転角度により、循環流路４を閉とした状態で、ヒータ６用のサブ流路６ａの開閉やスロットル７用のサブ流路７aの開閉が可能なように設定されており、循環流路４の冷却水流量の調整と同時に他のサブ流路６ａ、７ａ等の冷却水流量の変更が可能になっている。この実施形態のロータ１２は、循環流路４を閉状態に維持可能なロータ１２の回転角度の範囲内に、サブ流路６ａ、７ａの開度を閉から開まで変更可能な回転角度が含まれるようになっている。

例えば、ロータ１２には、循環流路４に連通し、かつ周方向に長い開口部が設けられ、この開口部を冷却水が通過可能な状態で、サブ流路６ａ、７ａ用の開口部がサブ流路６ａ、７ａと連通する状態から連通しない状態までロータ１２が回転可能になっている。なお、ロータ１２に循環流路４用の開口部を周方向に並んで複数設けるものとしてもよい。
これにより、循環流路４が開で、サブ流路６ａ、７ａが開の場合と閉の場合とがあるような構成とすることができる。

また、ロータ１２を回転させる機構は、例えば、ステッピングモータであるモータ８１に設けられた駆動歯車（図示略）と噛み合う歯車と、ロータ１２の回転軸６２と一体に回転する歯車６３と噛み合う歯車とを同軸上に備える中間ギア部８４と、前述の歯車６３とからなる歯車列を備えている。この歯車列（動力伝達機構）によりモータ８１からロータ１２に駆動力が伝達される。

また、第１通路部２３と、第２通路部２５とは、基本的に隔壁８６により区切られており、第１流入口２２から流入した冷却水は、電子制御バルブ１１を通過し、第２流入口２２ａから流入した冷却水は、感熱式バルブ４０を通過するようになっている。
感熱式バルブ４０は、第２通路部２５の第２流入口２２ａと、メイン流出部２６との間を開閉する弁本体部４１と、この弁本体部４１を有し、温度変化に基いて開閉駆動する温度検知媒体４２と、弁本体部４１を閉側に付勢する復帰ばね４３とを備える。

温度検知媒体４２は、例えば、サーモワックスであるが温度で変位することにより設定温度でバルブの開閉が可能になるものであれば、サーモスタット、形状記憶合金等を用いることもできる。温度検知媒体４２は、設定温度（範囲）より高くなった場合に弁本体部４１を開として第２流入口２２ａとメイン流出部２６とを連通させ、設定温度（範囲）より低くなった場合に弁本体部４１を閉として第２流入口２２ａとメイン流出部２６との間を遮蔽する。なお、温度検知媒体４２は、ケース内部にサーモワックスが収納されるとともに、サーモワックスの膨張および収縮に対応して弁本体部４１を駆動する周知の機構が内蔵されている。

復帰ばね４３は、弁本体部４１を閉側に付勢しており、温度検知媒体４２が例えば壊れるなどして、弁本体部４１が開閉自在な状態になった際に弁本体部４１を閉にする。
冷却水温度が所定の温度以上になると、温度検知媒体４２のケース内部に収納されたサーモワックスが膨張して、復帰ばね４３の付勢力に抗して弁本体部４１を駆動する。

また、ケーシング２０には第１通路部２３から分岐するようにバイパス流出部２７が形成され、さらに、第１通路部２３と第２通路部２５とを区切る隔壁８６に還流路２７ａが形成されている。これにより、ウォータジャケット１ｂから第２通路部２５に流れる冷却水の一部が還流路２７ａ、第１通路部２３を介してバイパス流出部２７に流れるようになっている。これにより、少なくとも感熱式バルブ４０（および電子制御バルブ１１）が閉じた状態では、バイパス流路５を流れる冷却水の一部が、感熱式バルブ４０を備える第２通路部２５から流出した冷却水であり、感熱式バルブ４０の温度検知媒体４２の周囲を通過した冷却水がバイパス流路５を流れるようになっている。

特に、還流路２７ａは、第２通路部２５において、感熱式バルブ４０の温度検知媒体４２が収納される部分に開口しており、第２通路部２５の温度検知媒体４２にウォータジャケット１ｂからの冷却水が流れ込むように構成されている。

なお、エンジン１が起動してウォータポンプ２が作動した際に、感熱式バルブ４０が閉じており、電子制御バルブ１１も閉じている状態では、バイパス流路５およびバイパス流出部２７を介して第１通路部２３の電子制御バルブ１１より上流の第１流入口２２側の冷却水がウォータポンプ２に吸引される。これにより、第２通路部２５より第１通路部２３側の方が低圧になり、第２通路部２５の温度検知媒体４２を収容した部分から還流路２７ａを通って第１通路部２３側に冷却水が流れることになる。

すなわち、電子制御バルブ１１および感熱式バルブ４０が閉じた状態では、還流路２７ａを通って第２通路部２５から第１通路部２３側に冷却水が流れる。この際に第２流入口２２ａからウォータジャケット１ｂ内の冷却水が第２通路部２５に流入する。また、感熱式バルブ４０が閉じた状態で電子制御バルブ１１が開いた状態でも、第２通路部２５より第１通路部２３側の方が低圧になり、第２通路部２５の温度検知媒体４２を収容した部分から還流路２７ａを通って第１通路部２３側に冷却水が流れることになる。

したがって、冷却水制御バルブ装置１０では、感熱式バルブ４０が閉になった状態でも、バイパス流路５を流れる冷却水により感熱式バルブ４０の温度検知媒体４２にウォータジャケット１ｂ内の冷却水の温度が迅速に伝達され、ウォータジャケット１ｂ内の冷却水の温度上昇に対応して感熱式バルブ４０を開側に作動させることができる。

また、第１通路部２３と第２通路部２５との間の隔壁８６には、チェックバルブ（逆止弁）８２が設けられている。
このチェックバルブ８２は、電子制御バルブ１１が不具合により閉じた状態に保たれた場合に、感熱式バルブ４０が開になると、チェックバルブ８２は、所定の開弁圧を超えることによって、第１通路部２３側から第２通路部２５側に冷却水を流すようになっている。この場合、例えば、電子制御バルブ１１が何らかの理由によりシリンダヘッド側のウォータジャケット１ａの冷却水温度が上昇しても開にならないなどの不作動が生じると、さらにウォータジャケット側の温度が上昇することにより、第１通路部２３側の圧が第２通路部２５側より高くなり、チェックバルブ８２が開放する。
また、冷却水制御バルブ装置１０では、サブ流出部２８，２８ａが二つに分けて設けられ、それぞれ流出管７１（サブ流出部２８ａの流出管は図示せず）が設けられている。

このような冷却水制御バルブ装置１０においては、ウォータポンプ２により、シリンダヘッド側のウォータジャケット１ａおよびシリンダブロック側のウォータジャケット１ｂと、ラジエタ３との間に設けられた循環流路４を用いて冷却水を循環させる場合に、ウォータジャケット１ａ，１ｂの冷却水の流出側の流量が冷却水制御バルブ装置１０により制御される。これにより、基本的には、ウォータジャケット１ａ，１ｂの冷却水の流出側の流量が制限された場合に、バイパス流路５側の流量が増え、ラジエタ３で冷却される冷却水の量が減少し、ウォータジャケット１ａ，１ｂの冷却水の温度が上昇する。

この冷却水制御バルブ装置１０には、シリンダヘッド側のウォータジャケット１ａに第１流入口２２を介して連通する第１通路部２３と、シリンダブロック側のウォータジャケット１ｂに第２流入口２２ａを介して連通する第２通路部２５とが設けられている。また、第１通路部２３に電子制御バルブ１１が配置され、第２通路部２５に感熱式バルブ４０が配置されている。

これにより、シリンダヘッド側のウォータジャケット１ａのラジエタ３側への冷却水の流出量と、シリンダブロック側のウォータジャケット１ｂのラジエタ３側への冷却水の流出量をそれぞれ独立して制御することができる。すなわち、１つの冷却水制御バルブ装置１０により、二つの冷却水経路における冷却水の流量を別々に制御することが可能になる。

また、一般的に、エンジンの作動中は、シリンダヘッド側のウォータジャケット１ａ内の冷却水より、シリンダブロック側のウォータジャケット１ｂ内の冷却水温度を高くすることで、潤滑油の粘度を低く保ち、エンジン各部の摺動摩擦を減らすことで燃費向上を図ることができる。また、燃焼室の温度を適正温度に保ち、燃費促進を図るためにシリンダヘッド側のウォータジャケットの冷却水が低温（適温）になるように設定する必要がある。温度の低いウォータジャケット１ａにおいては、エンジン動作中であっても、冷却水温度を上昇させるために、冷却水の流出を止める可能性があり、比較的精度の高い温度管理が必要とされる。この場合に、電子制御バルブ１１で、冷却水の流出量を制御した場合に、制御プログラムまたは制御の設定に基いて、電子制御バルブ１１の開閉や開度を決定して、冷却水の流量を制御することができる。この際の冷却水温度に対する応答性も感熱式バルブよりも早いものとすることができる。

一方、シリンダブロック側のウォータジャケット１ｂ内の冷却水温度は、シリンダヘッド側に比べて高温に設定するため、エンジンが作動して、ウォータジャケット１ｂ内の温度が上がった場合には、バルブを開とし続ける可能性が高く、感熱式バルブ４０で充分に冷却水温度を制御することが可能になる。この場合に、シリンダヘッド側のウォータジャケット１ａとシリンダブロック側のウォータジャケット１ｂとで両方とも電子制御バルブを用いるよりもコストの低減を図ることができる。

また、この冷却水制御バルブ装置１０では、バイパス流路５が、シリンダブロック側のウォータジャケット１ｂではなく、シリンダヘッド側のウォータジャケット１ａ側の冷却水を循環させるようになっていることにより、シリンダブロック側より低温に設定する必要のあるシリンダヘッド側のウォータジャケット１ａの冷却水を循環する構造になっている。

さらに、バイパス流路５のウォータジャケット１ａから冷却水が流出する側の端部としてのバイパス流出部２７を、冷却水制御バルブ装置１０の第１通路部２３の第１流入口２２と電子制御バルブ１１との間に設けている。さらに、第１通路部２３と第２通路部２５との間の隔壁８６に、第１通路部２３と第２通路部２５とを連通する細い還流路２７ａを設けることにより、上述のように、第２通路部２５で感熱式バルブ４０が閉でも冷却水が流れるようにしている。

これにより上述のように感熱式バルブ４０にウォータジャケット１ｂの冷却水温度が冷却水の流れにより検知できるように構成されている。したがって、感熱式バルブ４０は、ウォータジャケット１ｂの冷却水温度の変化に遅延することなく、開閉することが可能になる。なお、還流路２７ａの内径は、バイパス流出部２７の内径よりも細くなっている。

また、第１通路部２３と第２通路部２５との間の隔壁８６には、第１通路部２３から第２通路部２５への冷却水の流れを許可し、その逆の流れを阻止する上述のチェックバルブ８２が設けられていることにより、第１通路部２３で、電子制御バルブ１１に何らかの障害（例えば、ロータ１２の固着）が発生し、電子制御バルブ１１が開とならず、閉じた状態となった場合に、チェックバルブ８２が開放して第１通路部２３から第２通路部２５に冷却水が流れる。これによって、万が一電子制御バルブ１１が開放せずに、シリンダヘッド側のウォータジャケット１ａ内の冷却水温度が上昇した場合に、ウォータジャケット１ａ内の冷却水を感熱式バルブ４０を介してラジエタ３に送って冷却することができる。

また、一方にロータリ式電子制御バルブ１１を用いることにより、循環流路４以外のサブ流路６ａ，７ａの制御も可能になり、冷却水制御バルブ装置１０により更に多くの系統の冷却水の流量を制御可能になる。

なお、この冷却水制御バルブ装置１０では、第１流入口２２をシリンダヘッド側のウォータジャケット１ａに接続し、第２流入口２２ａをシリンダブロック側のウォータジャケットに接続したが、例えば、エンジンのウォータジャケットが、その他にも分割されている場合に、その分割されたウォータジャケットに第１流入口２２または第２流入口２２ａを接続するものとしてもよい。また、この冷却水制御バルブ装置１０は、図１に示したエンジン冷却システムに適用することをもとに説明したが、図１に示す以外のエンジン冷却システムにも適用可能である。

１ エンジン
１ａ シリンダヘッド側のウォータジャケット
１ｂ シリンダブロック側のウォータジャケット
３ ラジエタ
４ 循環流路
５ バイパス流路
１０ 冷却水制御バルブ装置
１１ 電子制御バルブ
２２ 第１流入口（一方の流入口）
２２ａ 第２流入口（他方の流入口）
２３ 第１通路部（第１通路）
２５ 第２通路部（第２通路）
２７ バイパス流出部
２７ａ 還流路
４０ 感熱式バルブ
８２ チェックバルブ
８６ 隔壁

Claims (4)

1. 冷却すべき対象物を冷却するための冷却水の流量を調整する冷却水制御バルブ装置であって、
   二つの流入口を備え、各流入口にそれぞれ連通する通路毎に冷却水の流量を調整するバルブが設けられるとともに、一方の前記流入口に連通する前記通路である第１通路に前記バルブとして電子制御により流量を調整可能な電子制御バルブが設けられ、他方の前記流入口に連通する前記通路である第２通路に前記バルブとして温度検知媒体の温度による変位で流量を調整する感熱式バルブが設けられ、
   前記第１通路の前記電子制御バルブより一方の前記流入口側と、前記第２通路の前記感熱式バルブより他方の前記流入口側とがチェックバルブを介して連通し、
   かつ、前記チェックバルブが第１通路から第２通路への冷却水の流れを許可することを特徴とする冷却水制御バルブ装置。
2. エンジンのシリンダヘッド側のウォータジャケットおよびシリンダブロック側のウォータジャケットと、ラジエタとの間で冷却水を循環させる循環流路を備えるエンジン冷却システムで用いられ、冷却すべき対象物を冷却するための冷却水の流量を調整する冷却水制御バルブ装置であって、
   二つの流入口を備え、各流入口にそれぞれ連通する通路毎に冷却水の流量を調整するバルブが設けられるとともに、一方の前記流入口に連通する前記通路である第１通路に前記バルブとして電子制御により流量を調整可能な電子制御バルブが設けられ、他方の前記流入口に連通する前記通路である第２通路に前記バルブとして温度検知媒体の温度による変位で流量を調整する感熱式バルブが設けられ、
   一方の前記流入口が前記シリンダヘッド側の前記ウォータジャケットに接続され、他方の前記流入口が前記シリンダブロック側の前記ウォータジャケットに接続され、
   これら流入口に前記電子制御バルブまたは前記感熱式バルブを備える前記通路を介して連通する流出口が前記循環流路の前記ラジエタに冷却水を送る側に接続され、
   前記第１通路の前記電子制御バルブより一方の前記流入口側と、前記第２通路の前記感熱式バルブより他方の前記流入口側とがチェックバルブを介して連通し、
   かつ、前記チェックバルブが第１通路から第２通路への冷却水の流れを許可することを特徴とする冷却水制御バルブ装置。
3. エンジンのシリンダヘッド側のウォータジャケットおよびシリンダブロック側のウォータジャケットと、ラジエタとの間で冷却水を循環させる循環流路と、前記エンジンの前記シリンダヘッド側の前記ウォータジャケットから流出した前記冷却水を前記ラジエタをバイパスして前記エンジンの前記ウォータジャケットに戻すバイパス流路を備えるエンジン冷却システムで用いられ、冷却すべき対象物を冷却するための冷却水の流量を調整する冷却水制御バルブ装置であって、
   二つの流入口を備え、各流入口にそれぞれ連通する通路毎に冷却水の流量を調整するバルブが設けられるとともに、一方の前記流入口に連通する前記通路である第１通路に前記バルブとして電子制御により流量を調整可能な電子制御バルブが設けられ、他方の前記流入口に連通する前記通路である第２通路に前記バルブとして温度検知媒体の温度による変位で流量を調整する感熱式バルブが設けられ、
   一方の前記流入口が前記シリンダヘッド側の前記ウォータジャケットに接続され、他方の前記流入口が前記シリンダブロック側の前記ウォータジャケットに接続され、
   これら流入口に前記電子制御バルブまたは前記感熱式バルブを備える前記通路を介して連通する流出口が前記循環流路の前記ラジエタに冷却水を送る側に接続され、
   前記第１通路に前記電子制御バルブを介することなく前記バイパス流路が接続され、
   かつ、前記第１通路と、前記第２通路との間に、これら通路を常時連通させる還流路が設けられていることを特徴とする冷却水制御バルブ装置。
4. 前記第１通路の前記電子制御バルブより一方の前記流入口側と、前記第２通路の前記感熱式バルブより他方の前記流入口側とがチェックバルブを介して連通し、
   かつ、前記チェックバルブが第１通路から第２通路への冷却水の流れを許可することを特徴とする請求項３に記載の冷却水制御バルブ装置。

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