JP7350669B2

JP7350669B2 - 冷却水温度制御装置

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Publication number: JP7350669B2
Application number: JP2020021553A
Authority: JP
Inventors: 考利古谷
Original assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Current assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2040-02-12
Also published as: WO2021161666A1; KR20220134647A; CN115066543B; EP4105458A4; CN115066543A; US12031472B2; CA3166470A1; US20230075049A1; EP4105458A1; JP2021127786A

Description

本発明は冷却水温度制御装置に関する。

内燃機関により暖められた冷却水は、例えば、ヒータコア、ＡＴＦ（Automatic transmission fluid）ウォーマ、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）、又はスロットルボディ（throttle body）等の各種デバイスへ分配される場合がある。このような場合には、各デバイスへ供給される冷却水の温度を制御するのを目的として、各デバイスへ通じる通路の途中にサーモバルブが設けられることがある（例えば、特許文献１）。
そのサーモバルブは、感温のためのワックスを内蔵する温度感知部を有して、冷却水が流れる流路中に配置され、その流路において温度感知部の周囲に位置する被感知部の冷却水の温度を感知するようになっている。そして、サーモバルブは、その被感知部の冷却水の温度が予め設定された作動温度以上となった場合に開弁又は閉弁するように設定されている。

特開２００７－１２０３８０号公報

ここで、サーモバルブが閉弁したときに、そのサーモバルブが温度を感知（感温）する被感知部の冷却水に流れがない状態（冷却水が滞留した状態）となると、サーモバルブより上流側の冷却水の温度がサーモバルブの作動温度以上となったとしても、その温度上昇した冷却水が被感知部に到達しない。このため、このような状態では、温度感知部が冷却水の温度変化を感知できない。
そこで、サーモバルブを含む従来の冷却水温度制御装置では、サーモバルブが閉弁していても冷却水が多少漏れるようになっており（特開２００７－１２０３８０号公報、段落００２８）、これにより、被感知部の冷却水の滞留が防止されて温度感知部が冷却水の温度を感知できる。

しかしながら、従来の冷却水温度制御装置では、サーモバルブが閉じていても、サーモバルブに感温させるための冷却水が常にサーモバルブから漏れるので、その分の冷却水が無駄になり、その冷却水の熱を有効に利用することができない。
さらに、従来の冷却水温度制御装置において、サーモバルブの作動温度は、温度感知部に内蔵されるワックスの調合により予め設定されており、サーモバルブが開弁する温度を調整するには、異なる作動温度に設定されるサーモバルブに交換するしかなく、サーモバルブが開弁する温度を調整するのが難しい。

そこで、本発明は、冷却水の無駄を削減して、従来無駄になっていた冷却水の熱を有効に利用できるとともに、サーモバルブが開弁する温度を容易に調整できる冷却水温度制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明にかかる冷却水温度制御装置は、冷却水が流れる主流路と、前記主流路内に配置されて前記主流路を開閉するサーモバルブと、前記サーモバルブを迂回する副流路と、前記副流路を開閉するサブバルブと、前記サーモバルブより上流側の冷却水の温度が任意の温度に到達した場合に前記サブバルブを開く制御部と、を備える。そして、前記サーモバルブは、前記主流路における被感知部の温度を感知する温度感知部を有し、前記被感知部の温度が予め設定された作動温度以上となった場合に前記主流路を開く。また、前記副流路の上流側の一端が、前記主流路における前記被感知部又は前記被感知部より下流に接続されており、前記作動温度は、前記任意の温度以下となるように設定されている。

上記構成によれば、サーモバルブとサブバルブの両方を閉じた状態では、被感知部の冷却水が滞留し、サーモバルブより上流側の冷却水の温度が作動温度より上昇しても、その温度上昇した冷却水が被感知部に到達しない。しかし、制御部によってサブバルブが開けば、被感知部に冷却水の流れが生じるので、サーモバルブより上流側の冷却水の温度が上昇して、その温度上昇した冷却水が被感知部に到達し、サーモバルブがその温度を感知できるようになる。このため、サーモバルブに感温させたいタイミングでサブバルブを開けばよく、サーモバルブを完全に閉じられる。
つまり、上記構成によれば、従来のように、サーモバルブを閉じた状態で、感温のための冷却水を常に漏らす必要がなく、必要時（感温させたいとき）にのみサブバルブを開けばよい。これにより、冷却水の無駄を削減し、従来無駄になっていた冷却水の熱を有効に利用できる。

また、上記構成によれば、サーモバルブが開弁する作動温度は、サブバルブを開弁する任意の温度以下である。このため、サブバルブを開弁してサーモバルブが感温できるようになれば、サーモバルブが開弁する。これにより、サブバルブを開弁する任意の温度が、サーモバルブが開弁する温度となり、サブバルブを開弁する任意の温度を変更すれば、サーモバルブの作動温度を変更せずに、その開弁する温度を変更できるので、サーモバルブが開弁する温度を容易に調整できる。

また、上記冷却水温度制御装置は、サーモバルブとサブバルブとを有するバルブユニットを複数備え、サブバルブを開弁する任意の温度が、バルブユニット毎に設定され、全ての前記バルブユニットにおける前記サーモバルブの作動温度が、前記任意の温度のうちの最低温度以下となるように設定されていても良い。このようにすると、各バルブユニットを構成するサーモバルブの作動温度が同じであっても、各バルブユニットのサブバルブを開弁する任意の温度を個別に設定すれば、各サーモバルブを個別に設定された上記任意の温度で開弁できる。

また、上記課題を解決するためになされた本発明にかかる他の冷却水温度制御装置は、冷却水が流れる主流路と、前記主流路内に配置されて前記主流路を開閉するサーモバルブと、前記サーモバルブを迂回する副流路と、前記副流路を開閉するサブバルブと、前記サーモバルブより上流側の冷却水の温度が任意の温度を下回った場合に前記サブバルブを開く制御部と、を備える。そして、前記サーモバルブは、前記主流路における被感知部の温度を感知する温度感知部を有し、前記被感知部の温度が予め設定された作動温度以上となった場合に前記主流路を閉じる。また、前記副流路の上流側の一端が、前記主流路における前記被感知部又は前記被感知部より下流に接続されており、前記作動温度は、前記任意の温度より高くなるように設定されていることを特徴とする。

上記構成によれば、サーモバルブとサブバルブの両方を閉じた状態では、被感知部の冷却水が滞留し、サーモバルブより上流側の冷却水の温度が作動温度より低下しても、その温度低下した冷却水が被感知部に到達しない。しかし、制御部によってサブバルブを開けば、被感知部に冷却水の流れが生じるので、サーモバルブより上流側の冷却水の温度が低下すれば、その温度低下した冷却水が被感知部に到達し、サーモバルブがその温度を感知できるようになる。このため、サーモバルブに感温させたいタイミングでサブバルブを開けば良く、従来のように感温のために常に冷却水を漏らしておく必要がない。
つまり、上記構成によれば、従来のように、サーモバルブを閉じた状態で、感温のための冷却水を常に漏らす必要がなく、必要時（感温させたいとき）にのみサブバルブを開けば良い。これにより、冷却水の無駄を削減し、従来無駄になっていた冷却水の熱を有効に利用できる。

また、上記構成によれば、サーモバルブが閉弁する作動温度は、サブバルブを開弁する任意の温度より高い。サーモバルブは、被感知部の冷却水の温度が作動温度を下回ると開くようになっており、上記任意の温度はその作動温度より低い温度である。これにより、サブバルブを開弁する任意の温度を変更すれば、サーモバルブの作動温度を変更せずに、その開弁する温度を変更できるので、上記構成によればサーモバルブの開弁する温度を容易に調整できる。

また、上記各冷却水温度制御装置において、制御部は、サーモバルブが開いている場合に、そのサーモバルブを迂回する副流路に配置されたサブバルブを閉じるようにしても良く、このようにすると、サブバルブを常閉型の電磁バルブとした場合に節電できる。
また、前記サブバルブは、電磁バルブであっても良く、このようにすると、サブバルブの電気制御が可能となり、サブバルブの開閉制御を容易にできる。

本発明の冷却水温度制御装置によれば、冷却水の無駄を削減して、従来無駄になっていた冷却水の熱を有効に利用できるとともに、サーモバルブが開弁する温度を容易に調整できる。

図１は本発明の第一の実施形態の冷却水温度制御装置を示した概念図である。図２は本願発明の第一の実施形態の冷却水温度制御装置を含む冷却システムを示した概念図である。図３は図１に示す冷却水温度制御装置のサブバルブが開き、サーモバルブが閉じた状態を示す。図４は図１に示す冷却水温度制御装置のサブバルブとサーモバルブが開いた状態を示す。図５は図１に示す冷却水温度制御装置のサブバルブが閉じ、サーモバルブが開いた状態を示す。

（第一の実施形態）
以下、本発明の第一の実施形態にかかる冷却水温度制御装置を図１乃至図５に基づいて説明する。
この冷却水温度制御装置は、図１に示すように、サーモバルブ２とサブバルブ３とを有するバルブユニット１と、サーモバルブ２の上流側に配置されて冷却水の温度を検知する温度センサ５と、この温度センサ５によって検出された冷却水の温度に応じてサブバルブ３を開く制御部６とを備える。
また、本実施形態にかかる冷却水温度制御装置は、複数のバルブユニット１を有し、各バルブユニット１が、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の途中に配置されている。これにより、冷却水温度制御装置は、各デバイスに対する冷却水の供給制御を個別に行えるようになっている。
尚、冷却水温度制御装置の持つバルブユニット１の数は、一以上であれば良く、冷却水の供給制御を行うデバイスの数に応じて適宜変更できる。
また、冷却水の供給制御を行うデバイスの種類の適宜変更できる。例えば、本発明にかかる冷却水温度制御装置は、ラジエータに対する冷却水の供給制御を行うのに利用されてもよい。

（バルブユニット）
図１に示すように、本実施形態にかかる冷却水温度制御装置のバルブユニット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。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。
後に詳細に説明するが、サーモバルブ２は、温度感知部２ｆがその周囲にある冷却水により暖められると、開弁するようになっている。換言すると、温度感知部２ｆがその周囲の温度を感知（感温）するようになっており、主流路Ｒ１において、温度感知部２ｆを取り囲み、温度感知部２ｆに温度影響を及ぼす部分を被感知部Ｒ１ａとする。より具体的には、被感知部Ｒ１ａとは、温度感知部２ｆに冷却水が接する部分及び、その周辺部をいう。

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側の開口端部に対向する領域Ｌ内に位置している。
このように、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、副流路Ｒ２におけるサブバルブ３上流側の一端は、主流路Ｒ１においてサーモバルブ２が冷却水の温度を感知する被感知部Ｒ１ａと、サーモバルブ２の開閉部となる弁座４Ａａとの間に接続されている。これにより、副流路Ｒ２がサブバルブ３を迂回するバイパス路として機能するとともに、副流路Ｒ２をサブバルブ３が開くと、サーモバルブ２が閉じていても、被感知部Ｒ１ａに冷却水の流れが生じ、上流側の冷却水が被感知部Ｒ１ａに到達する。

尚、副流路Ｒ１ａの一端は、サーモバルブ２が閉じていてもサブバルブ３が開いたときに、被感知部Ｒ１ａに冷却水の流れを生じさせる位置に接続されていれば良く、例えば、被感知部Ｒ１ａに接続されていてもよい。
また、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又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は、温度感知部２ｆの周囲に位置する被感知部Ｒ１ａの冷却水が所定の温度以上に上昇し、この冷却水によって温度感知部２ｆが温められて温度感知部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、被感知部Ｒ１ａの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。

このサーモエレメント２ａの形状変化（伸長）により弁体２ｂが弁座４Ａａから離座する（主流路Ｒ１を開く）のに要する最低温度をサーモバルブ３の作動温度とすると、この作動温度は、温度感知部２ｆ内のワックスの調整等によって、予め一義的に設定される。

（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に制御部６からの指令を受けて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を閉塞した状態となり、制御部６からの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。

（制御部）
制御部６は、温度センサ５により検出されたサーモバルブ２より上流側の温度情報に基づいて、サブバルブ３への供給電流を制御して、これによりサブバルブ３を開閉制御するように構成されている。
具体的には、制御部６は、サーモバルブ２より上流側の冷却水の温度が予め設定された任意の温度に達したと判断した場合に、前記サブバルブ３を開弁する指令を出す。そして、このサブバルブ３を開弁する任意の温度をＸ（℃）、温度感知部に内蔵されるワックスの調整により予め設定されるサーモバルブ２の作動温度をＦ１（℃）とすと、この作動温度Ｆ１は、サブバルブ３を開弁する任意の温度Ｘ以下となるように設定されている（Ｆ１≦Ｘ）。
尚、制御部６は、前記温度センサ５から得られる温度情報のみによってサブバルブ３を開閉制御しても良いのは勿論、温度センサ５から得られる温度情報と、例えば、スロットルバルブの開度情報、又は内燃機関の回転数情報等を用いて、サブバルブ３を開閉制御しても良い。
また、制御部６は、サーモバルブ２が開弁した後は、サブバルブ３を閉弁する指令を出す。サーモバルブ２が開弁したか否かの判断は、サブバルブ３を開弁した後、所定時間が経過したことをもって開弁したと判断してもよく、主流路Ｒ１ａのサーモバルブ２下流に流量センサを設け、この流量センサからの情報に基づき判断しても良い。

（バルブユニットの組立て）
以下に、本実施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では、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、バルブユニットを小型化できる。更に、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。

（冷却水温度制御装置の作用）
本実施形態にかかる冷却水温度制御装置によれば、内燃機関のウォータジャケットに接続されて、ヒータコア１０、ＡＴＦ（Automatic transmission fluid）ウォーマ１１、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）１２、又はスロットルボディ（throttle body）１３等の各デバイスを通過する通路１４のそれぞれに設けたバルブユニット１のサーモバルブ２を別々の温度で開弁させたい場合、その開弁させたい温度範囲（以下、所定温度範囲という）の最低温度（下限）以下の温度に全サーモバルブ２の作動温度を設定しておけば、共通のサーモバルブ２、即ち、共通の作動温度に設定されるサーモバルブ２を利用しつつ、各サーモバルブ２を所定温度範囲内の任意の温度で開弁できる。
具体的には、例えば、第一のデバイスに供給したい冷却水の温度が６０℃以上、第二のデバイスに供給したい冷却水の温度が７０℃以上、第三のデバイスに供給したい冷却水の温度が８０℃以上である場合、サーモバルブ２を開弁させたい所定温度範囲は、６０℃～８０℃の範囲であり、サーモバルブ２の作動温度は、上記所定温度範囲の最低温度である６０℃以下の、例えば、５０℃等に設定されている。

当初、図２に示す冷却システム全体の冷却水の温度は低く、サーモバルブ２の作動温度（例えば、５０℃）以下であって、図１に示すように、全バルブユニット１のサーモバルブ２が閉弁している。また、この場合、制御部６は、サーモバルブ２より上流側の冷却水の温度が各デバイスに供給したい冷却水の任意の温度（例えば、６０℃、７０℃、８０℃）の何れにも達していないと判断し、サブバルブ３への制御電流の供給を絶ち、サブバルブ３を閉弁する。このように、サーモバルブ２とサブバルブ３が共に閉弁した状態では、バルブケース４（被感知部Ｒ１ａ）内の冷却水は、流れることなく、滞留する。

そして、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、サーモバルブ２より上流側（内燃機関側）の冷却水の温度が作動温度（例えば、５０℃）以上に上昇しても、その温度の上昇した冷却水が被感知部Ｒ１ａまで到達しない。
その結果、被感知部Ｒ１ａの温度が上昇しないので温度感知部２ｆに内蔵されたワックスが温められない。即ち、サーモバルブ２とサブバルブ３の両方が閉弁し、被感知部Ｒ１ａの冷却水が滞留した状態では、サーモバルブ２の上流側の温度が作動温度に到達しても、サーモバルブ２がその上流側の温度を感温できず、サーモバルブ２の開弁動作は行われない。

一方、サーモバルブ２より上流側の冷却水の温度が、例えば、第一のデバイスに供給したい冷却水の任意の温度（例えば、６０℃）に達したと制御部６が判断した場合には、その第一のデバイスに通じる通路１４に設けられたバルブユニット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、制御部６からの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（被感知部Ｒ１ａ）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、第一のデバイスに供給したい冷却水の任意の温度（例えば、６０℃）以下に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。

また、サーモバルブ２より上流側の冷却水の温度が、第二のデバイスに供給したい冷却水の任意の温度（例えば、７０℃）に達したと制御部６が判断した場合には、その第二のデバイスに通じる通路１４に設けられたバルブユニット１のサブバルブ３へ制御電流を供給してサブバルブ３を開く。同様に、サーモバルブ２より上流側の冷却水の温度が、第三のデバイスに供給したい冷却水の任意の温度（例えば、８０℃）に達したと制御部６が判断した場合には、その第三のデバイスに通じる通路１４に設けられたバルブユニット１のサブバルブ３へ制御電流を供給してサブバルブ３を開く。
そして、上記したようにサブバルブ３を開けば、被感知部Ｒ１ａに冷却水の流れが生じてサーモバルブ２が温度を感知（感温）できるようになる。更に、上記各任意の温度は、サーモバルブ２の作動温度以上であるので、サーモバルブ２が速やかに開く。つまり、サブバルブ３を開弁する任意の温度は、サーモバルブ２を開弁する任意の開弁温度であるといえる。

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、本実施形態の冷却水温度制御装置によれば、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（被感知部Ｒ１ａ）内を冷却水が流れている必要がある。このため、従来のように、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、本実施形態の冷却水温度制御装置によれば、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て冷却水の熱を効率的に利用できる。

また、バルブケース４（被感知部Ｒ１ａ）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したサーモバルブを用意する必要がある。
しかし、本実施形態の冷却水温度制御装置は、サーモバルブ２とサブバルブ３を併用しており、サーモバルブ２の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、その温度がサーモバルブ２の作動温度以上である限り、サーモバルブ２を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、冷却水の温度がサーモバルブ２の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、冷却水温度制御装置では、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。

（第二の実施形態）
上記第一の実施形態では、冷却水の温度が上昇した場合に主流路Ｒ１を開くサーモバルブ２を備えた冷却水温度制御装置を例にとって説明した。しかしながら、サーモバルブは、冷却水の温度が上昇した場合に主流路を閉じるサーモバルブであっても良い。この冷却水の温度上昇を受けて主流路を閉じるサーモバルブを備えた冷却水温度制御装置について、以下、第二の実施形態として説明する。

この第二の実施形態と第一の実施形態との違いは、主に、サーモバルブが作動温度以上で開弁するか閉弁するか、という点であるため、ここでは異なる点を説明し、同一あるいは相当する部材については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、以下の説明では、第一の実施形態のサーモバルブ２と第二の実施形態のサーモバルブとを区別するため、第二の実施形態のサーモバルブをサーモバルブ２０とする。このサーモバルブ２０の構成については、公知であるため、図示は省略する。

サーモバルブ２０では、被感知部Ｒ１ａの冷却水が所定の温度以上に上昇し、この冷却水によって温度感知部が温められて温度感知部内のワックスが膨張すると、サーモエレメントが伸長し、弁体が弁座に着座して主流路Ｒ１を閉じる。一方、被感知部の冷却水の温度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が冷やされて温度感知部内のワックスが収縮すると、サーモエレメントが収縮し、弁体が弁座４Ａａから離れて主流路Ｒ１を開く。また、サーモバルブ２０の弁体は、バネにより常時開弁する方向（弁座４Ａａから離座する方向）へ付勢されている。
このサーモバルブ２０におけるサーモエレメントの形状変化（伸長）により弁体が弁座４Ａａに着座する（主流路Ｒ１を閉じる）のに要する最低温度をサーモバルブ２０の作動温度とすると、この作動温度は、温度感知部内のワックスの調整等によって、予め一義的に決定されている。

また、制御部６は、温度センサ５により検出されたサーモバルブ２０より上流側の温度情報に基づいて、サブバルブ３への供給電流を制御して、これによりサブバルブ３を開閉制御するように構成されている。
具体的には、制御部６は、サーモバルブ２０より上流側の冷却水の温度が予め設定された任意の温度より低下したと判断した場合に、前記サブバルブ３を開弁するように指令を出す。そして、このサブバルブ３を開弁する任意の温度をＸ（℃）、サーモバルブ２０の温度感知部に内蔵されるワックスの調整により予め設定されるサーモバルブ２０の作動温度をＦ２（℃）とすると、この作動温度Ｆ２は、サブバルブ３を開弁する任意の温度Ｘより高くなるように設定されている。
尚、本実施形態においても、制御部６は、温度センサ５から得られる温度情報のみによってサブバルブ３を開閉制御しても良いのは勿論、温度センサ５から得られる温度情報と、他の情報とを用いてサブバルブ３を開閉制御してもよい。また、制御部６は、サーモバルブ２０が開弁した後は、サブバルブ３を閉弁する指令を出す。

（冷却水温度制御装置の作用）
本実施形態にかかる冷却水温度制御装置によれば、内燃機関のウォータジャケットに接続されて、デバイスを通過する通路１４に設けたバルブユニット１のサーモバルブ２０を任意の温度で開弁させたい場合、その開弁させたい任意の温度より高い温度にサーモバルブ２０の作動温度を設定しておけば、異なる作動温度をもつサーモバルブ２０に交換することなく、サーモバルブ２０を任意の温度で開弁できる。
具体的には、例えば、デバイスに供給する冷却水の温度が６０℃以下となった場合にそのデバイスへの冷却水を供給したい場合、サーモバルブ２０の作動温度は、６０℃より高い、例えば、７０℃等に設定されている。

そして、当初、冷却システム全体の冷却水の温度は低く、デバイスに供給したい冷却水の温度（例えば、６０℃）以下であり、サーモバルブ２０の作動温度（例えば、７０℃）より低いので、サーモバルブ２０は開弁している。このように、サーモバルブ２０が開弁した状態では、バルブケース４（被感知部Ｒ１ａ）を冷却水が流れ、サーモバルブ２０は冷却水の温度を感温できる。また、この場合、制御部６は、サーモバルブ２０より上流側の冷却水の温度がデバイスに供給したい冷却水の任意の温度以下であると判断するが、サーモバルブ２０が開弁しているので、サブバルブ３への制御電流の供給を絶ち、サブバルブ３を閉じる。

続いて、冷却システム全体の冷却水の温度が上昇し、サーモバルブ２０より上流側の温度がサーモバルブ２０の作動温度（例えば、７０℃）に達すると、サーモバルブ２０が主流路Ｒ１ａを閉じる。また、このような状況下では、制御部６は、サーモバルブ２０より上流側の温度がデバイスに供給したい冷却水の任意の温度（例えば、６０℃）以下にないと判断し、サブバルブ３を閉じる。このように、サーモバルブ２０とサブバルブ３が共に閉弁した状態では、バルブケース４（被感知部Ｒ１ａ）内の冷却水は、流れることなく、滞留する。

そして、サーモバルブ２０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、サーモバルブ２０より上流側の冷却水の温度が作動温度（例えば、７０℃）未満に低下しても、その温度の低下した冷却水が被感知部Ｒ１ａまで到達しない。
その結果、被感知部Ｒ１ａの温度が低下しないので温度感知部に内蔵されたワックスが冷やされない。即ち、サーモバルブ２０とサブバルブ３の両方が閉弁し、被感知部Ｒ１ａの冷却水が滞留した状態では、サーモバルブ２０の上流側の温度が作動温度未満となっても、サーモバルブ２０がその上流側の温度を感温できず、サーモバルブ２０の開弁動作は行われない。

一方、サーモバルブ２０より上流側の冷却水の温度が、例えば、デバイスに供給したい冷却水の任意の温度（例えば、６０℃）まで下がったと制御部６が判断した場合には、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。すると、バルブケース４（被感知部Ｒ１ａ）内に冷却水の流れが生じ、温度が低下した冷却水が被感知部Ｒ１ａに達することとなる。サーモバルブ２０は、作動温度（例えば、７０℃）以上で閉弁し、それより低くなると開弁するので、サーモバルブ２０は開弁し、主流路Ｒ１を経由して冷却水が流通する。

このように、本実施形態の冷却水温度制御装置によれば、サーモバルブ２０とサブバルブ３を併用する場合であって、サーモバルブ２０より上流側の温度がサーモバルブ２０の作動温度より高温となった状態から低下する状況下において、サブバルブ３を開弁させる冷却水の温度を変更することで、サーモバルブ２０が開弁する温度を容易に調整できる。

１冷却水温度制御装置
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）
４Ｂａ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
４Ｂｂバルブケース本体部側の開口端部
５温度センサ
６制御部
Ｒ１主流路
Ｒ１ａ被感知部
Ｒ２副流路
Ｓ冷却水収容室

Claims

冷却水が流れる主流路と、
前記主流路内に配置されて前記主流路を開閉するサーモバルブと、
前記サーモバルブを迂回する副流路と、
前記副流路を開閉するサブバルブと、
前記サーモバルブより上流側の冷却水の温度が任意の温度に到達した場合に、前記サブバルブを開く制御部と、
を備え、
前記サーモバルブは、前記主流路における被感知部の温度を感知する温度感知部を有し、前記被感知部の冷却水の温度が予め設定された作動温度以上となった場合に前記主流路を開き、
前記副流路の上流側の一端は、前記主流路における前記被感知部又は前記被感知部より下流に接続されており、
前記作動温度は、前記任意の温度以下となるように設定されている
ことを特徴とする冷却水温度制御装置。
前記サーモバルブと前記サブバルブとを有するバルブユニットを複数備え、前記任意の温度は、前記バルブユニット毎に設定されており、
全ての前記バルブユニットにおける前記サーモバルブの前記作動温度は、前記任意の温度のうちの最低温度以下となるように設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却水温度制御装置。
冷却水が流れる主流路と、
前記主流路内に配置されて前記主流路を開閉するサーモバルブと、
前記サーモバルブを迂回する副流路と、
前記副流路を開閉するサブバルブと、
前記サーモバルブより上流側の冷却水の温度が任意の温度を下回った場合に前記サブバルブを開く制御部と、
を備え、
前記サーモバルブは、前記主流路における被感知部の温度を感知する温度感知部を有し、前記被感知部の冷却水の温度が予め設定されて作動温度以上となった場合に前記主流路を閉じ、
前記副流路の上流側の一端は、前記主流路における前記被感知部又は前記被感知部より下流に接続されており、
前記作動温度は、前記任意の温度より高くなるように設定されている
ことを特徴とする冷却水温度制御装置。
前記制御部は、前記サーモバルブが開いている場合に、前記サーモバルブを迂回する前記副流路に設けられた前記サブバルブを閉じる
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冷却水温度制御装置。
前記サブバルブは、電磁バルブである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の冷却水温度制御装置。