JP6838485B2 - 冷却水制御弁装置 - Google Patents
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Description
ところで、特許文献1の冷却水制御弁装置では、フェールセーフバルブの温度検知媒体は、バイパス流路上に設けられている。そのため、特に大流量の冷却水がバイパス流路を流れるとき、温度検知媒体の下流側にカルマン渦が発生する。これにより、温度検知媒体下流の冷却水が移動し難くなり、バイパス流路の通水抵抗が増大するおそれがある。したがって、熱源からの通水量が減少し、温度検知媒体の熱応答性が悪化するおそれがある。
バルブは、メイン流路を流れる冷却水の流量を制御可能である。
迂回通路は、バルブを迂回してエンジン側からメイン流路側に接続する。
フェールセーフバルブは、バルブとは別に独立して作動し迂回通路を開閉可能な弁本体、および、冷却水の温度に基づき弁本体を作動させて迂回通路を開閉可能とする温度検知媒体を有している。
本形態では、弁本体は、温度検知媒体に接続する軸部、および、軸部の温度検知媒体とは反対側に設けられた弁部を有している。エンジンからの冷却水が流入する流入口からバイパス流路と迂回通路とに分岐する部分を分岐部とすると、弁部は、弁本体が迂回通路を開くとき、温度検知媒体に対し分岐部とは反対側へ移動する。温度検知媒体は、弁本体が迂回通路を開くときにおいても、分岐部に突出することなく、全体が迂回通路に収容されている。そのため、バイパス流路を冷却水が流れるとき、温度検知媒体がバイパス流路を流れる冷却水の抵抗となることを抑制できる。これにより、バイパス流路を流れる冷却水の通水抵抗の増大を抑制できる。したがって、熱源からの通水量の減少を抑制し、温度検知媒体の熱応答性を高めることができる。
ハウジングは、エンジンとメイン流路およびバイパス流路との間に設けられ、流入口、メイン流路開口部、バイパス流路開口部、メイン通路、バイパス通路および迂回通路を有している。
流入口は、エンジンに接続しエンジンからの冷却水が流入する。メイン流路開口部は、メイン流路に接続しメイン流路への冷却水が流れる。バイパス流路開口部は、バイパス流路に接続しバイパス流路への冷却水が流れる。メイン通路は、流入口とメイン流路開口部とを接続する。バイパス通路は、流入口とバイパス流路開口部とを接続する。迂回通路は、バルブを迂回してバイパス通路からメイン流路に接続する。
バルブは、ハウジングに収容され、流入口からメイン流路に流れる冷却水の流量を制御可能である。
フェールセーフバルブは、バルブとは別に独立して作動し迂回通路を開閉可能な弁本体、および、冷却水の温度に基づき弁本体を作動させて迂回通路を開閉可能とする温度検知媒体を有している。
また、本発明では、バルブは、筒状に形成されている。流入口は、バルブの軸上に形成されている。
第1実施形態による冷却水制御弁装置を図1〜3に示す。
冷却水制御弁装置10は、例えば、図示しない車両のエンジン2を冷却する冷却水の流量を制御するのに用いられる。具体的には、冷却水制御弁装置10は、車両のエンジン冷却システム1のメイン流路Rmを流れる冷却水の流量を制御する。
エンジン冷却システム1は、メイン流路Rmとバイパス流路Rbとを備えている。
ウォーターポンプ3は、エンジン2のウォータージャケット4に接続するようエンジン2に設けられている。ウォーターポンプ3は、エンジン2の駆動力により駆動し、流入した冷却水を加圧しウォータージャケット4に吐出する。
冷却水制御弁装置10は、エンジン2のウォータージャケット4に接続するようエンジン2に設けられる。そのため、冷却水制御弁装置10には、ウォータージャケット4内の冷却水が流入可能である。
冷却水制御弁装置10は、メイン流路Rmを流れる冷却水、すなわち、エンジン2からラジエータ11に流れる冷却水の流量を制御可能である。
なお、本実施形態では、冷却水制御弁装置10は、バイパス流路Rbを流れる冷却水の流量は制御しない。そのため、冷却水制御弁装置10は、エンジン2の始動時、メイン流路Rmおよびラジエータ11への冷却水の流量を制限することにより、エンジン2の暖機を図る。
冷却水制御弁装置10は、オイルクーラ12に流れる冷却水の流量を制御可能である。
冷却水制御弁装置10は、ヒータ13に流れる冷却水の流量を制御可能である。
EGRバルブ14は、エンジン2のウォータージャケット4とウォーターポンプ3との間に設けられている。そのため、ウォータージャケット4から流出した冷却水は、EGRバルブ14を経由してエンジン2に戻る。これにより、EGRバルブ14を冷却することができる。なお、エンジン2の運転中、冷却水は、ウォーターポンプ3、ウォータージャケット4、EGRバルブ14を循環する。
ハウジング20は、ハウジング本体21、パイプ部22、23等を有している。ハウジング本体21、パイプ部22、23は、例えば樹脂等により形成されている。
ハウジング本体21は、流入口Oin、メイン流路開口部Om、バイパス流路開口部Ob、迂回通路開口部Od、メイン通路Pm、バイパス通路Pb、迂回通路Pd等を有している。ハウジング本体21は、内側に空間200を形成している。
メイン通路Pmは、流入口Oinとメイン流路開口部Omとを接続するよう空間200に形成されている。また、ハウジング本体21内のメイン通路Pm上には、バルブ室201とメイン流路開口部Omとを接続する流路穴部202が形成されている。
バイパス通路Pbは、流入口Oinとバイパス流路開口部Obとを接続するよう空間200に形成されている。
迂回通路Pdは、バイパス通路Pbと迂回通路開口部Odとを接続するよう空間200に形成されている。
ハウジング本体21は、流入口Oinがエンジン2のウォータージャケット4に接続するようエンジン2に取り付けられる。これにより、ウォータージャケット4内の冷却水は、流入口Oinを経由してハウジング本体21の内部、すなわち、空間200に流入可能である。
パイプ部23は、一端側の開口部がバルブ室201に接続するようハウジング本体21に取り付けられている。パイプ部23の他端側の開口部は、ヒータ13に接続される。
バイパス流路開口部Obは、バイパス流路Rbのエンジン2とは反対側の端部に接続する。
バルブ41は、例えば樹脂等により、有底筒状に形成されている。バルブ41は、筒部の内側と外側とを接続する弁穴部411を有している。バルブ41は、底部とは反対側の開口部が流入口Oinを向くようバルブ室201に設けられている。
シャフト42は、例えば金属等により棒状に形成されている。シャフト42は、バルブ41の底部に形成された軸穴部に挿通され、バルブ41に対し相対回転不能なようバルブ41に固定されている。シャフト42は、ハウジング本体21に軸受支持されている。これにより、ハウジング本体21は、ハウジング本体21に対し相対回転可能なようシャフト42およびバルブ41を支持している。
また、モータ31によりバルブ41の回転位置を制御することで、オイルクーラ12、ヒータ13に流れる冷却水の流量を制御することができる。
支持部材54は、例えば金属等により筒状に形成されている。支持部材54は、一端がハウジング本体21内に位置し、他端がパイプ部22内に位置するよう迂回通路開口部Odに設けられている。つまり、支持部材54は、軸が迂回通路Pdに沿うよう迂回通路Pd上に設けられている。ここで、支持部材54の外周壁は、迂回通路開口部Odを形成するハウジング本体21の内壁に液密に接している。また、支持部材54の他端には、弁座541が形成されている。
温度検知媒体52は、迂回通路Pd内の冷却水の温度が所定の温度以上になると膨張し、スプリング53の付勢力に抗して軸部511を開弁方向に押圧する。これにより、弁部512が弁座541から離間し開弁する。本実施形態では、上記所定の温度、すなわち、フェールセーフバルブ50が開弁する温度は、例えば約110℃に設定されている。
図4は、本実施形態による冷却水制御弁装置10のフェールセーフバルブ50およびその近傍を模式的に示した図である。図5は、比較形態による冷却水制御弁装置のフェールセーフバルブ50およびその近傍を模式的に示した図である。
一方、図7示すように、比較形態では、流入口Oin側からバイパス流路Rb側に流れる冷却水は、温度検知媒体52によって流れを妨げられ、バイパス通路Pbにおける円滑な流通が阻害されることがわかる。
図8は、本実施形態、比較形態において流入口Oinからバイパス流路Rb側に、例えば約90℃の比較的低温の冷却水を、例えば約5L/minの比較的小流量で流したときの温度検知媒体52の時間の経過に伴う温度変化を示した図である。図8において、実線が本実施形態の温度検知媒体52の温度変化を示し、破線が比較形態の温度検知媒体52の温度変化を示している。
図8に示すように、流入口Oinからバイパス流路Rb側に流れる冷却水、すなわち、バイパス流路Rbを流れる冷却水の流量が比較的小さい場合は、比較形態の温度検知媒体52の方が温度が素早く上昇することがわかる。
図9に示すように、流入口Oinからバイパス流路Rb側に流れる冷却水、すなわち、バイパス流路Rbを流れる冷却水の流量が比較的大きい場合は、本実施形態の温度検知媒体52の方が温度が素早く上昇することがわかる。これは、比較形態においては、バイパス通路Pbを流れる冷却水の流量が大きいときは、バイパス通路Pbにおける通水抵抗が増大し、温度検知媒体52に対する熱源からの通水量が減少するためであると考えられる。
以上より、本実施形態は、特にバイパス流路Rbを流れる冷却水の流量が大きいとき、温度検知媒体52の熱応答性の観点で比較形態に対し有利であるといえる。
エンジン2の始動時は、エンジン2が低温のため、バルブ41によりメイン流路Rmを遮断し、冷却水がメイン流路Rmを経由してラジエータ11に流れないようにする。このとき、ウォータージャケット4内の冷却水は、流入口Oin、バイパス通路Pb、バイパス流路開口部Ob、バイパス流路Rb、ウォーターポンプ3を経由してウォータージャケット4に戻る。これにより、エンジン2の暖機が促進される。なお、本実施形態では、バルブ41でメイン流路Rmを遮断しているときの、流入口Oinからバイパス流路Rb側へ流れる冷却水の流量は、約10L/minである。
本実施形態では、バイパス流路Rbを流れる冷却水の流量が大きいときの温度検知媒体52の熱応答性が高いため、バルブ41の異常時等、フェールセーフバルブ50を速やかに開弁させることができる。
バルブ41は、メイン流路Rmを流れる冷却水の流量を制御可能である。
迂回通路Pdは、バルブ41を迂回してエンジン2側からメイン流路Rm側に接続する。
フェールセーフバルブ50は、バルブ41とは別に独立して作動し迂回通路Pdを開閉可能な弁本体51、および、冷却水の温度に基づき弁本体51を作動させて迂回通路Pdを開閉可能とする温度検知媒体52を有している。
本実施形態では、エンジン2からの冷却水が流入する流入口Oinからバイパス流路Rbと迂回通路Pdとに分岐する部分を分岐部Divとすると、温度検知媒体52は、分岐部Divに突出することなく、全体が迂回通路Pdに収容されている。そのため、バイパス流路Rbを冷却水が流れるとき、温度検知媒体52がバイパス流路Rbを流れる冷却水の抵抗となることを抑制できる。これにより、バイパス流路Rbを流れる冷却水の通水抵抗の増大を抑制できる。したがって、熱源からの通水量の減少を抑制し、温度検知媒体52の熱応答性を高めることができる。
ハウジング20は、エンジン2とメイン流路Rmおよびバイパス流路Rbとの間に設けられ、流入口Oin、メイン流路開口部Om、バイパス流路開口部Ob、メイン通路Pm、バイパス通路Pbおよび迂回通路Pdを有している。
流入口Oinは、エンジン2に接続しエンジン2からの冷却水が流入する。メイン流路開口部Omは、メイン流路Rmに接続しメイン流路Rmへの冷却水が流れる。バイパス流路開口部Obは、バイパス流路Rbに接続しバイパス流路Rbへの冷却水が流れる。メイン通路Pmは、流入口Oinとメイン流路開口部Omとを接続する。バイパス通路Pbは、流入口Oinとバイパス流路開口部Obとを接続する。迂回通路Pdは、バルブ41を迂回してバイパス通路Pbからメイン流路Rmに接続する。
バルブ41は、ハウジング20に収容され、流入口Oinからメイン流路Rmに流れる冷却水の流量を制御可能である。
フェールセーフバルブ50は、バルブ41とは別に独立して作動し迂回通路Pdを開閉可能な弁本体51、および、冷却水の温度に基づき弁本体51を作動させて迂回通路Pdを開閉可能とする温度検知媒体52を有している。
第2実施形態による冷却水制御弁装置を図10に示す。
第2実施形態においても、エンジン2からの冷却水が流入する流入口Oinからバイパス流路Rbと迂回通路Pdとに分岐する部分を分岐部Divとすると、温度検知媒体52は、分岐部Divに突出することなく、全体が迂回通路Pdに収容されている。別の言い方をすると、温度検知媒体52は、バイパス通路Pbに突出することなく、全体が迂回通路Pdに収容されている。また、別の言い方をすると、温度検知媒体52は、エンジン2からの冷却水が流入する流入口Oinからバイパス流路Rbに向かう経路、すなわち、バイパス通路Pbとは異なり、かつ、流入口Oinとバイパス流路Rbとに連通可能な位置Posに設けられている。さらに別の言い方をすると、温度検知媒体52は、流入口Oinとバイパス流路開口部Obとを最短で結ぶ経路であるバイパス通路Pbから所定距離以上離れた位置Posに設けられている。さらに、本実施形態では、エンジン2からの冷却水が流入する流入口Oinから迂回通路Pd側に向かって、バイパス流路Rbへの入口であるバイパス流路開口部Ob、温度検知媒体52の順に並んでいる。また、本実施形態では、流入口Oinからバイパス通路Pbおよび迂回通路Pdを経由してメイン流路Rmに向かう経路において、バイパス流路開口部Obは、温度検知媒体52に対し流入口Oin側に位置している。
第2実施形態も第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
第3実施形態による冷却水制御弁装置の一部を図11〜13に示す。
第3実施形態においても、エンジン2からの冷却水が流入する流入口Oinからバイパス流路Rbと迂回通路Pdとに分岐する部分を分岐部Divとすると、温度検知媒体52は、分岐部Divに突出することなく、全体が迂回通路Pdに収容されている。別の言い方をすると、温度検知媒体52は、バイパス通路Pbに突出することなく、全体が迂回通路Pdに収容されている。また、別の言い方をすると、温度検知媒体52は、エンジン2からの冷却水が流入する流入口Oinからバイパス流路Rbに向かう経路、すなわち、バイパス通路Pbとは異なり、かつ、流入口Oinとバイパス流路Rbとに連通可能な位置Posに設けられている。さらに別の言い方をすると、温度検知媒体52は、流入口Oinとバイパス流路開口部Obとを最短で結ぶ経路であるバイパス通路Pbから所定距離以上離れた位置Posに設けられている。
第3実施形態も第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
本発明の他の実施形態では、フェールセーフバルブ50の開弁する温度は、110℃以外の温度に設定されていてもよい。
また、上述の実施形態では、通常時、バルブ41のみによりメイン流路Rmの冷却水の流量を制御する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、通常時、バルブ41に加えてフェールセーフバルブ50を用いてメイン流路Rmの冷却水の流量を制御してもよい。例えば、バルブ41によりメイン流路Rmを開く温度に上限を設け、冷却水の温度が上限の温度になったとき、バルブ41を閉じ、この上限の温度と略同等の温度でフェールセーフバルブ50が開弁するようにしてもよい。この場合、バルブ41の作動時間を低減し、バルブ41の高寿命化を図ることができる。
また、本発明の他の実施形態では、ハウジング20は、樹脂に限らず、金属等により形成してもよい。
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。
Claims (10)
- エンジン(2)からラジエータ(11)への冷却水が流れるメイン流路(Rm)と、前記ラジエータをバイパスして前記エンジンに接続し前記エンジンから流出した冷却水を前記エンジンに戻すバイパス流路(Rb)とを備えるエンジン冷却システム(1)の前記メイン流路を流れる冷却水の流量を制御する冷却水制御弁装置(10)であって、
前記メイン流路を流れる冷却水の流量を制御可能なバルブ(41)と、
前記バルブを迂回して前記エンジン側から前記メイン流路側に接続する迂回通路(Pd)と、
前記バルブとは別に独立して作動し前記迂回通路を開閉可能な弁本体(51)、および、冷却水の温度に基づき前記弁本体を作動させて前記迂回通路を開閉可能とする温度検知媒体(52)を有するフェールセーフバルブ(50)と、を備え、
前記弁本体は、前記温度検知媒体に接続する軸部(511)、および、前記軸部の前記温度検知媒体とは反対側に設けられた弁部(512)を有し、
前記エンジンからの冷却水が流入する流入口(Oin)から前記バイパス流路と前記迂回通路とに分岐する部分を分岐部(Div)とすると、
前記弁部は、前記弁本体が前記迂回通路を開くとき、前記温度検知媒体に対し前記分岐部とは反対側へ移動し、
前記温度検知媒体は、前記弁本体が前記迂回通路を開くときにおいても、前記分岐部に突出することなく、全体が前記迂回通路に収容されており、
前記バルブは、筒状に形成され、
前記流入口は、前記バルブの軸上に形成されている冷却水制御弁装置。 - エンジン(2)からラジエータ(11)への冷却水が流れるメイン流路(Rm)と、前記ラジエータをバイパスして前記エンジンに接続し前記エンジンから流出した冷却水を前記エンジンに戻すバイパス流路(Rb)とを備えるエンジン冷却システム(1)の前記メイン流路を流れる冷却水の流量を制御する冷却水制御弁装置(10)であって、
前記メイン流路を流れる冷却水の流量を制御可能なバルブ(41)と、
前記バルブを迂回して前記エンジン側から前記メイン流路側に接続する迂回通路(Pd)と、
前記バルブとは別に独立して作動し前記迂回通路を開閉可能な弁本体(51)、および、冷却水の温度に基づき前記弁本体を作動させて前記迂回通路を開閉可能とする温度検知媒体(52)を有するフェールセーフバルブ(50)と、を備え、
前記弁本体は、前記温度検知媒体に接続する軸部(511)、および、前記軸部の前記温度検知媒体とは反対側に設けられた弁部(512)を有し、
前記温度検知媒体は、前記エンジンからの冷却水が流入する流入口(Oin)から前記バイパス流路に向かう経路(Pb)とは異なり、かつ、前記流入口と前記バイパス流路とに連通可能な位置(Pos)に設けられており、
前記弁部は、前記弁本体が前記迂回通路を開くとき、前記温度検知媒体に対し前記経路とは反対側へ移動し、
前記温度検知媒体は、前記弁本体が前記迂回通路を開くときにおいても、前記経路に突出することなく、全体が前記位置に設けられており、
前記バルブは、筒状に形成され、
前記流入口は、前記バルブの軸上に形成されている冷却水制御弁装置。 - エンジン(2)からラジエータ(11)への冷却水が流れるメイン流路(Rm)と、前記ラジエータをバイパスして前記エンジンに接続し前記エンジンから流出した冷却水を前記エンジンに戻すバイパス流路(Rb)とを備えるエンジン冷却システム(1)の前記メイン流路を流れる冷却水の流量を制御する冷却水制御弁装置(10)であって、
前記メイン流路を流れる冷却水の流量を制御可能なバルブ(41)と、
前記バルブを迂回して前記エンジン側から前記メイン流路側に接続する迂回通路(Pd)と、
前記バルブとは別に独立して作動し前記迂回通路を開閉可能な弁本体(51)、および、冷却水の温度に基づき前記弁本体を作動させて前記迂回通路を開閉可能とする温度検知媒体(52)を有するフェールセーフバルブ(50)と、を備え、
前記弁本体は、前記温度検知媒体に接続する軸部(511)、および、前記軸部の前記温度検知媒体とは反対側に設けられた弁部(512)を有し、
前記エンジンからの冷却水が流入する流入口(Oin)から前記迂回通路側に向かって、前記バイパス流路への入口であるバイパス流路開口部(Ob)、前記温度検知媒体の順に並んでおり、
前記弁部は、前記弁本体が前記迂回通路を開くとき、前記温度検知媒体に対し前記バイパス流路開口部とは反対側へ移動し、
前記温度検知媒体は、前記弁本体が前記迂回通路を開くときにおいても、前記迂回通路に対し前記バイパス流路開口部側に突出することなく、全体が前記迂回通路に収容されており、
前記バルブは、筒状に形成され、
前記流入口は、前記バルブの軸上に形成されている冷却水制御弁装置。 - エンジン(2)からラジエータ(11)への冷却水が流れるメイン流路(Rm)と、前記ラジエータをバイパスして前記エンジンに接続し前記エンジンから流出した冷却水を前記エンジンに戻すバイパス流路(Rb)とを備えるエンジン冷却システム(1)の前記メイン流路を流れる冷却水の流量を制御する冷却水制御弁装置(10)であって、
バルブ(41)と、
前記エンジンと前記メイン流路および前記バイパス流路との間に設けられ、前記エンジンに接続し前記エンジンからの冷却水が流入する流入口(Oin)、前記メイン流路に接続し前記メイン流路への冷却水が流れるメイン流路開口部(Om)、前記バイパス流路に接続し前記バイパス流路への冷却水が流れるバイパス流路開口部(Ob)、前記流入口と前記メイン流路開口部とを接続するメイン通路(Pm)、前記流入口と前記バイパス流路開口部とを接続するバイパス通路(Pb)、および、前記バルブを迂回して前記バイパス通路から前記メイン流路に接続する迂回通路(Pd)を有するハウジング(20)と、
前記バルブとは別に独立して作動し前記迂回通路を開閉可能な弁本体(51)、および、冷却水の温度に基づき前記弁本体を作動させて前記迂回通路を開閉可能とする温度検知媒体(52)を有するフェールセーフバルブ(50)と、を備え、
前記バルブは、前記ハウジングに収容され、前記流入口から前記メイン流路に流れる冷却水の流量を制御可能であり、
前記弁本体は、前記温度検知媒体に接続する軸部(511)、および、前記軸部の前記温度検知媒体とは反対側に設けられた弁部(512)を有し、
前記弁部は、前記弁本体が前記迂回通路を開くとき、前記温度検知媒体に対し前記バイパス通路とは反対側へ移動し、
前記温度検知媒体は、前記弁本体が前記迂回通路を開くときにおいても、前記バイパス通路に突出することなく、全体が前記迂回通路に収容されており、
前記バルブは、筒状に形成され、
前記流入口は、前記バルブの軸上に形成されている冷却水制御弁装置。 - 前記温度検知媒体は、前記流入口から前記バイパス流路開口部に向かう経路(Pb)とは異なり、かつ、前記流入口と前記バイパス流路開口部とに連通可能な位置(Pos)に設けられている請求項4に記載の冷却水制御弁装置。
- 前記流入口から前記バイパス通路および前記迂回通路を経由して前記メイン流路に向かう経路において、前記バイパス流路開口部は、前記温度検知媒体に対し前記流入口側に位置している請求項4または5に記載の冷却水制御弁装置。
- 前記温度検知媒体は、前記流入口と前記バイパス流路開口部とを最短で結ぶ経路である前記バイパス通路から所定距離以上離れた位置(Pos)に設けられている請求項4〜6のいずれか一項に記載の冷却水制御弁装置。
- 前記温度検知媒体は、内部にワックスを封入した感温部(521)を有している請求項1〜7のいずれか一項に記載の冷却水制御弁装置。
- 前記バルブは、有底筒状に形成され、底部とは反対側の開口部が前記流入口を向くよう設けられている請求項1〜8のいずれか一項に記載の冷却水制御弁装置。
- 前記フェールセーフバルブは、前記バルブの径方向外側に設けられている請求項1〜9のいずれか一項に記載の冷却水制御弁装置。
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