JP6050952B2 - 冷却水制御バルブ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等のエンジン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（内燃機関）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、エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させるメイン通路とは別に、ラジエー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度とその他の値に応じて調節することによって、メイン通路を流れてラジエータによって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。なお、冷却水は、エンジンまたは電動モータにより駆動されるポンプにより循環させられており、エンジン作動中で、かつ、冷却水制御バルブが開いている場合は、冷却水が主にメイン通路を循環し、冷却水制御バルブが閉じられている場合にバイパス通路を循環する。
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ー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、暖気後も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などの使用が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
ロータリ型バルブは、開から閉、閉から開に変換する際に、動力を必要とするが、開状態に保持する場合と、閉状態に保持する場合との両方の場合において、動力を必要としない構成とすることが可能であり、閉状態または開状態に保持するのにエネルギーを必要とするバルブに対して省エネの効果を有する。
特表２００２−９７９５８号公報
ところで、ロータリ式バルブでは、例えば、円筒状で内部から外部に液体を吐出させる開口部が設けられたロータと、当該ロータの周囲の少なくとも一部を囲むように概略筒状に設けられ、ロータが所定角度範囲になった際にロータの開口部と重なって液体の吐出を可能にする流入口を備えたケーシングとを備える。
この場合に、ロータリ式バルブを閉とした際に、水の漏出を防止する上では、円筒状のロータの外面と、概略円筒状のハウジングの内面とが略当接した状態でハウジングに対してロータが回転することが好ましい。
しかし、例えば、自動車の冷却水には、冷却水経路で生じる腐食物や、外来の混入物等の異物が含まれてしまう可能性が高い。
冷却水に異物が混入している状態で、ロータリ型バルブを用いると、ロータとその周囲のハウジングとの間に異物を噛み込んで、ロータが回転しなくなる虞がある。例えば、ラジエータに冷却水を送るメイン通路をロータリ式バルブで閉にした状態で、ロータとハウジングとの間に異物が噛み込んでロータが動かなくなると、エンジン温度が上昇した際に冷却水をラジエータに送ることができなくなり、エンジン温度がさらに上昇してしまう虞がある。
したがって、エンジンのオーバヒートやノッキング等を考慮すると、冷却水に異物が含まれるエンジンの冷却システムにおいて、冷却水制御バルブにロータリ型バルブを用いることが難しい。
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、異物の噛み込みを抑制できるとともに、万が一、異物が挟まれてもロータを回転可能にするロータリ型バルブを用いた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、請求項１に記載の冷却水制御バルブ装置は、エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させる流路における前記冷却水の流量を制御する冷却水制御バルブ装置であって、
前記流路における冷却水の流量を調節するロータリ型バルブを備え、前記ロータリ型バルブは、外周面にロータ側開口部を備える略円筒状のロータと、当該ロータの外周面に対向する内周面を備えて当該ロータを収容するとともに、前記内周面に前記ロータ側開口部と重なる配置になった際に、吐出口に冷却水を流すケーシング側開口部を備えるケーシングとを備え、前記ロータの外面と、前記ケーシングの内周面との間に間隙を設け、前記ロータは、当該ロータを貫通し両端部がそれぞれ前記ロータの端面から突出し、前記ロータを回転自在に支持する回転軸を備え、前記ケーシングは、前記ロータの前記回転軸が挿入されて回転自在に支持する筒状の軸受部を備え、前記ロータの端面と、前記ケーシングにおける前記端面に対向する面との間に隙間を設け、前記ケーシング側開口部には、当該ケーシング側開口部から前記ロータ側に突出して前記ロータの外周面に当接するシール部材を備え、前記シール部材は、前記ロータ側開口部と前記ケーシング側開口部をつなぐ流路を構成し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、ロータの外周面と、ケーシングの内周面との間に大きな間隙が設けられているので、冷却水に含まれる異物がロータとハウジングとの間に侵入しても異物を噛み込むことなく、ロータを回転可能に保持することができる。
しかし、この場合に、ロータとハウジングとの間を冷却水が流れてしまい、メイン流路を閉にできない。そこで、前記ハウジング開口部から前記ロータ側に突出して前記ロータの外周面に当接するシール部材を設け、このシール部材によりロータ側開口部とケーシング側開口部をつなぐ流路を構成している。これにより、ロータ側開口部と、ハウジング開口部とが重なっている状態では、シール部材は、冷却水をロータ側からケーシング側へ流す流路として機能し、ロータ側開口部と、ハウジング開口部とが重なっていない状態では、ハウジング側の開口部に設けられたシール部材の開口を、シール部材に当接するロータの外周面が塞ぐことによって、メイン流路を閉じた状態にできる。
上述の構成とすることで、ロータの外面と、ケーシングの内周面との間に設けられる間隙を、冷却水に含まれる異物の最大径を推定し、その異物の大きさに対応した間隙の大きさに適宜変更することが可能である。異物の最大径は、例えば、実際に使用されているエンジンの冷却水をサンプリングして異物径を図ることなどで求めることができる。また、ストレーナ等の冷却水を漉すような網状の部材を用いている場合に、網状の部材の網目の大きさに対応して異物の最大径を決定してもよい。
請求項２に記載の冷却水制御バルブ装置は、請求項１に記載の発明において、
前記シール部材は、前記ロータの外周面から離れる方向に移動可能に弾性手段により弾性支持されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明においては、ロータの外周面と、シール部材との間に異物を噛み込む虞が生じるが、シール部材がロータ外周面から離れる方向に移動可能に弾性手段で支持されていることから、ロータの外周面と、シール部材との間に異物を噛み込んでも、ロータ回転時に、シール部材が弾性手段の付勢力に抗して後退することによって、ロータを回転することが不可能な状態になるのを防止できる。すなわち、ロータの外周面と、シール部材との間に異物を挟んだ状態で、ロータを回転させることにより異物の噛み込みを悪化させるのを防止し、ロータを回転可能な状態に保持することができる。
請求項３に記載の冷却水制御バルブ装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記回転軸と前記軸受部との間に環状のシールが設けられ、これらシールの断面形状がＸ状とされるとともに、前記回転軸の端部のうちの前記駆動手段に駆動される端部と前記軸受部との間に前記断面Ｘ状のシールに加えてさらにシールが設けら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、上述のロータとケーシングとの間に大きな間隙が設けられていることにより、上述のように異物の噛み込みを防止できるが、これに伴い、ロータとケーシングの間に冷却水が流入し易くなる。それに伴ってロータ回転軸方向の、ロータとケーシングとの間にも冷却水が流入し異物が侵入し易くなる。この冷却水中の異物がロータの回転軸とその軸受部との間に入り込み、ロータの回動を妨げる虞がある。それに対して、断面Ｘ状のシールを回転軸と軸受部との間に配置することにより、回転軸の外周面および軸受部の内周面でそれぞれシールが二重に接触し、異物の侵入を抑制することができる。駆動手段に連結する側には、さらにシールが設けられることにより冷却水が駆動手段側に至るのを確実に防止できる。これにより、ロータとケーシングとの間に大きな間隙を設けても、ロータの円滑な回転を確保することができる。
本発明によれば、異物を含む冷却水の制御バルブにロータリ型バルブを用いても、異物の噛み込みによるロータリ型バルブのロータの作動不良を防止することができる。したがって、エンジン温度の上昇時にラジエータとエンジンとの間で、ロータリ型バルブの作動不良により冷却水を循環できなくなるのを防止できる。これにより、冷却水の制御に対して、効率的なロータリ型バルブを用いることができる。
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斜視図である。 前記冷却水制御バルブ装置を示す斜視図である。 前記冷却水制御バルブ装置を示す測面図である。 前記冷却水制御バルブ装置を示す正面図である。 図４のＡ−Ａ矢視断面図である。 図４のロータを取り外したＡ−Ａ矢視断面図である。 図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図５のロータを取り外したＢ−Ｂ矢視断面図である。 前記冷却水パルブ装置のロータを取り外した斜視図である。
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のウォータジャケット１ａ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ータ３と、前記ウォータジャケット１ａから冷却水制御バルブ装置１０、ラジエータ３およびウォータポンプを通って再びウォータジャケット１ａに戻るように水を循環させるためのメイン流路４とを備えている。
また、エンジン冷却システムでは、バイパス流路５が、ラジエータ３をバイパスした状態、すなわち、ラジエータ３を通らずに、冷却水制御バルブ装置１０からウォータポンプ２に至るように設けられ、冷却水制御バルブ装置１０がメイン流路４を閉としても、バイパス流路５を通ってウォータジャケット１ａの水がウォータポンプ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る。
これにより、エンジン始動時等の冷却水位温度が低い状態の場合に、冷却水制御バルブ装置１０でメイン流路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ータ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、メイン流路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、自動車では、排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が行われる場合がある。ＥＧＲは、排気の一部を吸気側に還流して再度エンジンに吸気させる技術であり、これにより、窒素酸化物濃度の低減などを図ることができる。
ＥＧＲバルブ９は、吸気側に還流される排気ガス量を制御するためのものであり、エンジンの冷却水により水冷されている。この実施形態では、ウォータポンプ２と、ウォータジャケット１ａとに接続されたＥＧＲ冷却流路９ａがＥＧＲバルブ９に接続されて冷却されるようになっている。この実施形態では、ＥＧＲ冷却流路９ａは、冷却水制御バルブ装置１０を通らない構成になっているが、通る構成としてもよい。
また、冷却水制御バルブ装置１０は、ロータリ式のメインバルブ１１を備え、このメインバルブ１１のロータ１２の回転角度により、メイン流路４とサブ流路６ａ、７ａとにおける冷却水の流量を変更可能（開閉可能）になっている。
この実施形態の冷却水制御バルブ装置１０は、図２から図１０に示すように、エンジン１のウォータジャケット１ａの図示しない開口部の周囲に取り付けられるとともに復数の部材からなるケーシング２０を備え、ケーシング２０には、中央部にウォータジャケット１ａの開口部に連通する開口２２を有するフランジ部２１と、フランジ部２１の開口２２に連通する内部空間を有し、ロータ１２を有するメインバルブ（ロータリ型バルブ）１１が配置される主室部２３と、ロータ１２を回転駆動する駆動手段が内部に配置される駆動室部２４と、主室部２３に連通するとともにフェイルセーフ用バルブ（ＦＳバルブ）４０が配置される副室部２５と、主室部２３および副室部２５に連通するとともに、メイン流路４に接続されるメイン吐出部２６と、副室部２５に連通するとともに、副室部２５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吐出部２７と、サブ流路６ａ、７ａに接続されるサブ吐出部２８とを備える。
フランジ部２１の中央には、矩形の開口２２が形成され、フランジ部２１は、開口２２の四隅部分がそれぞれ外方に延出して設けられ、この延出部分にフランジ部２１をウォータジャケット１ａに固定するためのボルト用の貫通孔が形成されている。開口２２は、上述のようにエンジン１のウォータジャケット１ａの内部に連通しており、冷却水制御バルブ装置１０の吸入口になっている。
また、フランジ部２１の開口２２の周囲には、開口２２を囲むようにシール材を挿入する溝が形成されている。
主室部２３は、フランジ部２１の開口２２から、ケーシング２０の前記開口２２の反対側に設けられたメイン吐出部２６まで設けられた内部空間を有し、この内部空間にロータ１２を有するメインバルブ１１が配置されている。主室部２３のフランジ部２１の開口側になる部分が直方体状の空間でロータ１２が配置される奥側の空間が半円柱状に形成されており、この半円柱状の部分の内周面がロータ１２の外周面に後述のクリアランスになる距離をおいて対向した状態になっている。
主室部２３の前記フランジ部２１の開口２２と対向する側（開口２２の反対側）には、メイン吐出部２６と連通するメイン開口部３０が設けられている。この開口部３０により、エンジン１のウォータジャケット１ａから上述のフランジ部２１の開口２２から流入する冷却水を、当該メイン開口部３０を通して、メイン吐出部２６からメイン流路４に流すことを可能にしている。
主室部２３のロータ１２が収容される半円柱状の部分の内周面のサブ吐出部２８に近接する部分には、サブ吐出部２８に連通するサブ開口部４５が設けられている。このサブ開口部４５により、エンジン１のウォータジャケット１ａから上述のフランジ部２１の開口２２から流入する冷却水を、当該サブ開口部４５を通して、サブ吐出部２８からサブ流路６ａ，７ａに流すことを可能にしている。
また、メイン開口部３０およびサブ開口部４５には、その外周縁に沿った形状のシール部材３１が設けられている。
シール部材３１は、矩形状で前記メイン開口部３０またはサブ開口部４５に連通する開口を備えた板状の弾性部材３２（弾性手段）と、当該弾性部材３２の開口部分に固定されるリング状のシール本体３３と、シール本体３３のロータ１２の外周面に当接する部分に設けられたフッ素樹脂とからなっている。
板状の弾性部材３２は、例えば、ステンレス板からなる板ばねであり、中央部に前記開口が設けられている。また、シール本体３３は、弾性部材３２を介してケーシング２０に固定されている。
シール本体３３は、例えば、ゴム製であり、例えば、水素化ニトリルゴムが用いられるが、その他各種ゴムや合成樹脂を用いることができる。また、シール本体３３のロータ１２の外周面と当接する部分（表層部分）は、フッ素樹脂として例えばポリテトラフルオロエチレンが用いられ、ロータ１２との摩擦を低減している。
シール本体３３は、上述の弾性部材３２により、円筒状のロータ１２の径方向に移動可能になっており、例えば、ロータ１２との間に、異物が挟まれた場合に、ロータ１２から離れる方向に移動可能になっている。これにより、異物を挟み込んだ状態で、ロータ１２が回転した際に、異物がシール本体３３やロータ１２の外周面に噛み込んだ状態になってロータ１２の回転が極めて困難な状態になるのを防止している。
ロータ１２の外周面と、この外周面に対向するケーシング２０の内周面との間には、冷却水に含まれると推定される異物のうちの最大の径を有する異物の径より大きなクリアランスが設けられており、メイン開口部３０のシール部材３１は、ケーシング２０の内周面側からロータ１２の外周面に突出し、その環状の構造の全周に渡ってロータ１２の外周面に当接した際に、メインバルブ１１がメイン流路４を閉じた状態になる。
同様に、サブ開口部４５のシール部材３１は、ケーシング２０の内周面側からロータ１２の外周面に突出し、その環状の構造の全周に渡ってロータ１２の外周面に当接した際に、メインバルブ１１がサブ流路６ａ，７ａを閉じた状態になる。
なお、図６および図８に示すように、ロータ１２の外周面１５には、開口部１４があり、この開口部１４の少なくとも一部がメイン開口部３０のシール部材３１と重なった際に、メインバルブ１１がメイン流路４を開放した状態になる。また、ロータ１２の外周面１５の開口部１４の少なくとも一部がサブ開口部４５のシール部材３１と重なった際に、メインバルブ１１がサブ流路６ａ、７ａを開放した状態になる。
ロータ１２は、概略円筒状のロータ本体５１と、ロータ本体５１の中心線部分に配置される回転軸５２とを備える。前記回転軸５２の一方の端部側は、ロータ１２の端面からロータ１２の中心線にそって、主室部２３から駆動室部２４側に延出している。さらに、一方の端部側になる回転軸５２は、ケーシング２０の主室部２３と、駆動室部２４との間の隔壁５３を貫通して前記駆動室部２４内に至っている。この回転軸５２の駆動室部２４内部に配置された部分には、後述の歯車６３が設けられている。
また、隔壁５３の回転軸５２が貫通する部分は、回転軸５２を回転自在に支持する軸受部５４になっており、この軸受部５４の内周面には、回転軸５２の外周面との間に環状で断面Ｘ状のシール５５が配置されている。このシール５５は、軸受部５４の主室部２３に近接する側に配置されている。また、このシール５５より駆動室部２４側になる回転軸５２の外周面と、軸受部５４の内周面との間には、環状で断面円形状のシール５６が配置されている。断面Ｘ状のシール５５は、１つのシール５５が回転軸５２の外周面と、軸受部５４の内周面とのそれぞれにおいて、二重に接触することにより、通常の断面円形や四角形のシールよりも、異物の流入を困難にし、異物の流入を防止できる。さらに、シール５５とシール５６とを備えることにより、冷却水の駆動室部２４側への漏出を防止できる。
また、前記回転軸５２の他方の端部は、駆動室部２４の反対側になる副室部２５と主室部２３との間の隔壁５７に設けられた軸受部５８に挿入されている。なお、この軸受部５８は、隔壁５７を貫通していない。この軸受部５８の内周面と、回転軸５２の外周面との間の主室部２３側に、断面Ｘ状のシール５５が配置されている。
主室部２３の隔壁５３のロータ１２の当該隔壁５３側の端面に対向する面と、このロータ１２の端面との間には、上述の最大径の異物の径より大きなクリアランスが設けられている。
また、主室部２３の隔壁５７のロータ１２の当該隔壁５３側の端面に対向する面と、このロータ１２の端面との間には、上述の最大径の異物の径より大きなクリアランスが設けられている。
また、ロータ１２には、一つの開口部１４（または、複数の開口）と当該開口部１４に連通する内部空間とを備え、ロータ１２の回転角度により、開口２２側とメイン吐出部２６との間が連通した開状態と、連通していない閉状態とに変更可能になっているとともに、ロータ１２の回転角度により開度が調整可能になっている。
また、この際に、開口２２側とサブ吐出部２８側との間が連通した開状態と、連通していない閉状態とに変更可能になっているとともに、ロータ１２の回転角度により開度が調整可能になっている。
なお、ロータ１２は一つであるが、上述のように、ロータ１２に設けられた開口の配置によってメイン流路４を開とし、サブ流路６ａ、７ａを開または閉とすることも可能である。
基本敵に、ロータ１２の外周面と、この外周面に対向する主室部２３の内周面との間に大きなクリアランスがあるとともに、主室部２３のエンジン１のウォータジャケット１ａを向く側が、ウォータジャケット１ａ内の冷却水に対して開放された状態なので、メイン開口部３０およびサブ開口部４５は、それらにそれぞれ設けられたシール部材３１がロータ１２の開口がない部分の外周面１５に当接して、シール部材３１が閉塞した状態になっている場合にのみ、メイン開口部３０またはサブ開口部４５を閉じた状態にできる。
ここで、ロータ１２には、たとえば、図６に示すように、開口部１４として、ロータ１２の外周面１５の全周の略半分となる略１８０度分の周方向長さを有する開口部１４が形成されている。図６においては、ロータ１２の開口部１４と、ケーシング２０のメイン開口部３０、サブ開口部４５が重なった状態となっている。また、メイン開口部３０およびサブ開口部４５には、上述のようにそれぞれシール部材３１が配置されており、これらシール部材３１とロータ１２の開口部１４とが重なることで、シール部材３１の開口があいた状態となる。
この際には、短い略円筒状のシール部材３１がケーシング２０のメイン開口部３０およびサブ開口部４５と、ロータ１２の開口部１４との間で、冷却水を流す流路として機能する。すなわち、ロータ１２の外周面と、ケーシング２０の主室部２３の開口２２の反対側の内周面との間に上述の間隔があるが、この間隔にシール部材３１が配置され、この間隔部分において、これらのシール部材３１がロータ１２の開口部１４からケーシング２０のメイン開口部３０またはサブ開口部４５との間の流路になる。
駆動室部２４は、主室部２３との間の隔壁５３により隔離され、かつ、上述のようにロータ１２を回転させる回転軸５２が隔壁５３を貫通してロータ１２に接続され、ロータ１２を回転駆動するようになっている。駆動室部２４には、前記回転軸５２に設けられ、前記回転軸５２を回転中心とする歯車６３が配置され、当該歯車６３には、図示しない回転角度が制御可能なモータ（サーボモータ、ステッピングモータ等）に取り付けられた歯車が直接または他の歯車を介して噛み合わされており、前記歯車６３を回転するようになっている。
モータは、図示しない制御装置（制御手段）により制御されるが、例えば、センサにより検知されて制御装置に入力された冷却水温度や、ヒータ６に関連した自動車内の室温等により回転角度を制御される。なお、開口２２とメイン吐出部２６との間の開閉は、基本的に設定温度以上になった場合に冷却水をラジエータ３で冷却するために開にし、設定温度より低い場合に閉とするが、開とする場合に冷却水温度等に基いて流量の制御も行われる。
また、モータや歯車６３等のロータ１２の駆動機構は、駆動室部２４内に収納された状態に配置される。駆動室部２４には、開閉可能な蓋６４がビス止めされるとともに、モータへの電力の伝達と制御信号の伝達のための配線の端子が設けられた端子部６５が設けられている。ロータ１２の駆動機構におけるモータの最大駆動トルクは、ロータ１２とシール部材３１との間に上述の最大径の異物が挟み込まれた際に、ロータ１２を回転するのに必要な駆動トルクより大きくなっている。
なお、ロータ１２とシール部材３１との間に上述の最大径の異物が挟み込まれた際に、ロータ１２を回転するのに必要な駆動トルクは、実験的に得ることができる。例えば、ロータ１２の外周面に冷却水に含まれると推定される最大径の異物と、同じ径の突起を設け、このロータ１２にシール部材が当接した状態で、ロータ１２を駆動トルクの大きなモータで回転させ、回転させた際の最大駆動トルクを求める。使用されるモータは、この最大駆動トルクより大きな駆動トルクのモータを用いるものとする。
副室部２５は、主室部２３のロータ１２よりフランジ部２１の開口２２側（エンジン１側）に連通するとともに、メイン吐出部２６に連通しており、開口２２とメイン吐出部２６とを連通させる構造になっている。したがって、主室部２３がロータ１２を備えるメインバルブ１１により、開口２２とメイン吐出部２６との間を開閉するが、それに対して副室部２５は、メインバルブ１１を迂回して、エンジン１のウォータジャケット１ａ内部と連通する開口（吸入口）２２と、メイン吐出部（吐出口）２６を連通するようになっている。
この副室部２５が、冷却水制御バルブ装置１０の吸入口と吐出口とをメインバルブ１１を迂回して連通させる迂回流路６７になっている。
この迂回流路６７になっている副室部２５内にＦＳバルブ４０が配置されており、開口２２側とメイン吐出部２６と連通する迂回流路６７を開閉するようになっている。ＦＳバルブ４０は、迂回流路６７を開閉する弁本体部４１と、この弁本体部４１を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を開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ができる。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を開として開口２２とメイン吐出部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を閉として開口２２とメイン吐出部２６との間を遮蔽する。なお、温度検知媒体４２は、ケーシング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。
また、ＦＳバルブ４０の設定温度は、上述のメインバルブ１１の開口２２とメイン吐出部２６との間の開閉の際の設定温度より高くなっており、メインバルブ１１により開口２２とメイン吐出部２６との間を開とする温度より高い設定温度になった際に、ＦＳバルブ４０の弁本体部４１を開とするように温度検知媒体４２が作動する。
復帰ばね４３は、弁本体部４１を開側に付勢しており、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を開にする。これにより、ＦＳバルブ４０が作動しなくなっても、弁本体部４１が開閉自在な状態ならば、弁本体部４１を開にすることができる。
また、副室部２５には、バイパス流路５に接続されるバイパス吐出部２７が副室部２５内部と連通するように設けられている。したがって、実際のバイパス流路５は、冷却水制御バルブ装置１０のケーシング２０のフランジ部２１の開口２２から主室部２３のロータ１２より開口２２側の部分を通って、ケーシング２０の副室部２５に至り、バイパス吐出部２７からバイパス流路５の主部を構成する図示しない配管に接続されて、バイパス流路５からウォータポンプ２に冷却水が吸引される構成になっている。
このような冷却水制御バルブ装置１０においては、ロータ１２の外周面に対向するケーシング２０の内周面と、当該ロータ１２の外周面との間に推定される最大径の異物の径より大きなクリアランスが設けられている。また、ロータ１２の一方の端面と対向する隔壁５３の面と、当該ロータ１２の一方の端面との間に推定される最大径の異物の径より大きなクリアランスが設けられている。また、ロータ１２の他方の端面と対向する隔壁５７の面と、当該ロータの他方の端面との間に推定される最大径の異物の径より大きなクリアランスが設けられている。
したがって、ケーシング２０の内周面からロータ１２に突出してロータ１２に当接するシール部材以外の部分で、ロータ１２とケーシング２０との間に異物が噛み込んでしまうのを防止することができる。
また、シール部材３１と、ロータ１２の外周面との間では、異物が挟まれた後に噛み込んだ状態になる虞があるが、シール部材３１の板ばね３２によりシール本体３３が支持されていることによって、シール本体３３がロータ１２から離れる方向に移動可能であり、シール部材との間に異物を噛み込んで動かない状態になるのを防止できる。
また、ロータ１２を回転する駆動手段としてのモータが出力可能な駆動トルクが、ロータ１２とシール部材３１との間に異物が状態で、ロータ１２を回転するのに必要な駆動トルクより大きくなっているので、シール部材３１とロータ１２との間に異物を挟んだ状態でもロータ１２を回転することができる。
これにより、異物の噛み込みによって生じるロータ１２の固着を防止することができる。例えば、メインバルブ１１がメイン流路４を閉じた状態で、ロータ１２が固着すると、ロータ１２が回転しなくなるため、冷却水が循環できず、冷却水温度が高くなりすぎてしまうが、本実施形態のように、間隙を異物の径より大きくすることで、ロータ１２とケーシング２０との間に異物が噛み込むことなく、ロータ１２の固着を大幅に抑制することができる。 したがって、エンジンの冷却水制御に、ロータリ型バルブを使用することが可能である。また、ロータ１２の駆動機構に歯車６３を用いることで、開の状態や閉の状態に保持する際に電力をかけずに、メインバルブ１１の状態を保持することができるため、電力使用量の低減を図ることができる。
また、上述のクリアランスにより、ケーシング２０とロータ１２との間に、冷却水が侵入し易くなるとともに、それに伴って軸受部５４，５８に異物が侵入し易くなる虞がある。それに対して断面Ｘ状のシール５５を用いることによって、軸受部５４，５８の内周面と回転軸５２の外周面との間への冷却水および異物の侵入を防止することができる。また、モータが連結される回転軸５２の一方の端部側には、シール５５に加えてさらにシール５６を配置することによって、駆動室部２４側への冷却水の漏出を防止できる。
１ エンジン
３ ラジエータ
４ メイン流路
５ バイパス流路
１０ 冷却水制御バルブ装置
１１ メインバルブ（ロータリ型バルブ）
１２ ロータ
２０ ケーシング
３０ メイン開口部（ケーシング側開口部）
３１ シール部材
３２ 弾性部材（ばね）
５２ 回転軸
５４ 軸受部
５５ シール
５６ シール
５７ 軸受部

Claims (3)

  1. エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させる流路における前記冷却水の流量を制御する冷却水制御バルブ装置であって、
    前記流路における冷却水の流量を調節するロータリ型バルブを備え、
    前記ロータリ型バルブは、外周面にロータ側開口部を備える略円筒状のロータと、当該ロータの外周面に対向する内周面を備えて当該ロータを収容するとともに、前記内周面に前記ロータ側開口部と重なる配置になった際に、吐出口に冷却水を流すケーシング側開口部を備えるケーシングとを備え、
    前記ロータは、当該ロータを貫通し両端部がそれぞれ前記ロータの端面から突出し、前記ロータを回転自在に支持する回転軸を備え、
    前記ケーシングは、前記ロータの前記回転軸が挿入されて回転自在に支持する筒状の軸受部を備え、
    前記ロータの外周面全周にわたり、前記ロータの外周面と、前記ケーシングの内周面との間に間隙を設け、
    前記ロータの端面と、前記ケーシングにおける前記端面に対向する面との間に隙間を設け、
    前記ケーシング側開口部には、当該ケーシング側開口部から前記ロータ側に突出して前記ロータの外周面に当接するシール部材を備え、
    前記シール部材は、前記ロータ側開口部と前記ケーシング側開口部をつなぐ流路を構成していることを特徴とする冷却水制御バルブ装置。
  2. 前記シール部材は、前記ロータの外周面から離れる方向に移動可能に弾性手段により弾性支持されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却水制御バルブ装置。
  3. 前記回転軸と前記軸受部との間に環状のシールが設けられ、これらシールの断面形状がＸ状とされるとともに、前記回転軸の端部のうちの前記駆動手段に駆動される端部と前記軸受部との間に前記断面Ｘ状のシールに加えてさらにシールが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却水制御バルブ装置。
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