WO2013172321A1 - 冷却水制御バルブ装置 - Google Patents

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WO2013172321A1
WO2013172321A1 PCT/JP2013/063357 JP2013063357W WO2013172321A1 WO 2013172321 A1 WO2013172321 A1 WO 2013172321A1 JP 2013063357 W JP2013063357 W JP 2013063357W WO 2013172321 A1 WO2013172321 A1 WO 2013172321A1
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rotor
cooling water
peripheral surface
opening
casing
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PCT/JP2013/063357
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通 土屋
佐藤　和樹
雅之 大工原
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株式会社ミクニ
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    • Y10T137/86863—Rotary valve unit
    • Y10T137/86871—Plug

Definitions

  • the present invention relates to a cooling water control valve device that controls cooling water when water-cooling an engine of an automobile or the like.
  • cooling water is circulated between the engine and the radiator for the purpose of improving the warm-up performance of the engine and improving the fuel consumption by operating the engine at an optimum temperature.
  • a bypass passage that bypasses the radiator and returns to the engine is provided, and a cooling water control valve is provided in the main passage, and the opening of the cooling water control valve is set according to the cooling water temperature and other values. By adjusting, it has been studied to control the amount of cooling water flowing through the main passage and cooled by the radiator.
  • the cooling water is circulated by a pump driven by an engine or an electric motor. When the engine is operating and the cooling water control valve is open, the cooling water mainly circulates through the main passage. When the cooling water control valve is closed, it circulates in the bypass passage.
  • the main passage is shut off and the cooling water is not returned to the radiator but returned to the engine as it is to promote engine warm-up.
  • the opening / closing (opening degree) of the cooling water control valve is adjusted.
  • a cooling water control valve for example, use of a rotary valve driven by a stepping motor or the like has been studied (for example, see Patent Document 1).
  • Rotary type valves require power to convert from open to closed and from closed to open, but they require power both in the open state and in the closed state. It is possible to adopt a configuration that does not, and it has an energy saving effect for a valve that requires energy to be held in a closed state or an open state.
  • a rotor having a cylindrical shape provided with an opening for discharging liquid from the inside to the outside and a substantially cylindrical shape surrounding at least a part of the periphery of the rotor are provided. And a casing having an inlet that overlaps with the opening of the rotor and allows liquid to be discharged when the predetermined angle range is reached.
  • the outer surface of the cylindrical rotor and the inner surface of the substantially cylindrical housing are in contact with the housing. It is preferred that the rotor rotates.
  • automobile cooling water is likely to contain foreign substances such as corrosive substances generated in the cooling water path and foreign contaminants.
  • a rotary valve is used in a state where foreign matter is mixed in the cooling water, foreign matter may be caught between the rotor and the surrounding housing, and the rotor may not rotate.
  • the cooling water is supplied to the radiator when the engine temperature rises. There is a risk that the engine temperature will rise further. Therefore, in consideration of engine overheating, knocking, and the like, it is difficult to use a rotary valve as a cooling water control valve in an engine cooling system in which foreign matter is contained in the cooling water.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a cooling water control valve device using a rotary type valve that can prevent biting of foreign matter and can rotate the rotor even if foreign matter is caught.
  • the purpose is to provide.
  • a cooling water control valve device of the present invention is a cooling water control valve device that controls a flow rate of the cooling water in a flow path for circulating cooling water between an engine and a radiator, A rotary valve that adjusts the flow rate of cooling water in the flow path; the rotary valve having a substantially cylindrical rotor having a rotor-side opening on an outer peripheral surface; and an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the rotor And a casing provided with a casing-side opening that allows cooling water to flow through the flow path when the inner circumferential surface overlaps with the rotor-side opening.
  • a gap is provided between the outer surface and the inner peripheral surface of the casing, and the casing-side opening projects from the casing-side opening toward the rotor and contacts the outer peripheral surface of the rotor.
  • the seal member is characterized by constituting a flow path connecting the casing-side opening portion and the rotor-side opening.
  • the present invention since a large gap is provided between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the casing, even if foreign matter contained in the cooling water enters between the rotor and the housing, the foreign matter is bitten.
  • the rotor can be held rotatably without being inserted.
  • the cooling water flows between the rotor and the housing, and the main flow path cannot be closed. Therefore, a seal member that protrudes from the housing opening to the rotor side and contacts the outer peripheral surface of the rotor is provided, and a flow path that connects the rotor side opening and the casing side opening is configured by the seal member.
  • the seal member functions as a flow path for flowing cooling water from the rotor side to the casing, and the rotor side opening, the housing opening.
  • the main flow path can be closed by closing the opening of the seal member provided in the opening on the housing side with the outer peripheral surface of the rotor in contact with the seal member.
  • the gap provided between the outer surface of the rotor and the inner peripheral surface of the casing is estimated, the maximum diameter of the foreign matter contained in the cooling water is estimated, and the gap corresponding to the size of the foreign matter is estimated. It is possible to appropriately change the size.
  • the maximum diameter of the foreign material can be obtained, for example, by sampling the cooling water of the engine that is actually used to obtain the foreign material diameter.
  • the maximum diameter of the foreign matter may be determined in accordance with the mesh size of the net-like member.
  • the seal member is elastically supported by elastic means so as to be movable away from the outer peripheral surface of the rotor.
  • the rotor includes a rotating shaft having both ends protruding from the end surface of the rotor and rotatably supporting the rotor, and the casing is inserted with the rotating shaft of the rotor.
  • a cylindrical bearing portion that is rotatably supported is provided, an annular seal is provided between the rotary shaft and the bearing portion, and the cross-sectional shape of these seals is X-shaped, and the end portion of the rotary shaft It is preferable that a seal is further provided between the end portion driven by the driving means and the bearing portion in addition to the X-shaped seal.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA with the rotor of FIG. 4 removed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along the line BB with the rotor of FIG. 5 removed. It is the perspective view which removed the rotor of the said cooling water valve apparatus.
  • the engine cooling system in which the cooling water control valve device 10 of this embodiment is used communicates with the cooling water control valve device 10 provided in communication with the water jacket 1a of the engine 1 and the water jacket 1a.
  • the bypass flow path 5 is provided in a state where the radiator 3 is bypassed, that is, without passing through the radiator 3, so as to reach the water pump 2 from the cooling water control valve device 10. Even when the apparatus 10 closes the main flow path 4, the water in the water jacket 1 a is circulated by the water pump 2 through the bypass flow path 5. The water pump 2 is driven by the driving force of the engine 1.
  • each flow path is formed by piping, for example.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • the EGR valve 9 is for controlling the amount of exhaust gas recirculated to the intake side, and is water-cooled by engine cooling water.
  • the EGR cooling flow path 9a connected to the water pump 2 and the water jacket 1a is connected to the EGR valve 9 to be cooled.
  • the EGR cooling flow path 9a is configured not to pass the cooling water control valve device 10, but may be configured to pass.
  • the cooling water control valve device 10 includes a rotary main valve 11 and changes the flow rate of the cooling water in the main flow path 4 and the sub flow paths 6a and 7a according to the rotation angle of the rotor 12 of the main valve 11. It is possible (openable and closable).
  • the cooling water control valve device 10 of this embodiment includes a casing 20 that is attached to the periphery of an opening (not shown) of the water jacket 1 a of the engine 1 and is formed of a reciprocal member.
  • the casing 20 has a flange portion 21 having an opening 22 communicating with the opening portion of the water jacket 1a at the center, and an internal space communicating with the opening 22 of the flange portion 21, and a main valve having a rotor 12 (rotary type).
  • FS valve fail-safe valve
  • bypass discharge part 27 connected to the bypass flow path 5 and the sub discharge part connected to the sub flow paths 6a and 7a while being in communication with the sub chamber part 25 and branched from the sub chamber part 25 28.
  • a rectangular opening 22 is formed in the center of the flange portion 21, and the flange portion 21 is provided with the four corner portions of the opening 22 extending outwardly.
  • the flange portion 21 is attached to the water jacket 1 a at the extended portion.
  • a through hole for a bolt for fixing is formed.
  • the opening 22 communicates with the inside of the water jacket 1a of the engine 1 as described above, and serves as an inlet of the cooling water control valve device 10. Further, a groove for inserting a sealing material is formed around the opening 22 of the flange portion 21 so as to surround the opening 22.
  • the main chamber portion 23 has an internal space provided from the opening 22 of the flange portion 21 to the main discharge portion 26 provided on the opposite side of the opening 20 of the casing 20, and the main chamber 23 having the rotor 12 in this internal space.
  • a valve 11 is arranged.
  • the portion of the main chamber portion 23 that becomes the opening side of the flange portion 21 is a rectangular parallelepiped space, and the back side space in which the rotor 12 is disposed is formed in a semi-cylindrical shape. Is opposed to the outer peripheral surface of the rotor 12 with a distance to be a clearance described later.
  • a main opening 30 communicating with the main discharge part 26 is provided on the side of the main chamber part 23 facing the opening 22 of the flange part 21 (on the opposite side of the opening 22). This opening 30 enables the cooling water flowing from the water jacket 1a of the engine 1 to the opening 22 of the flange portion 21 to flow from the main discharge portion 26 to the main flow path 4 through the main opening 30. ing.
  • a sub-opening 45 communicating with the sub-discharge portion 28 is provided in a portion near the sub-discharge portion 28 on the inner peripheral surface of the semi-cylindrical portion in which the rotor 12 of the main chamber portion 23 is accommodated.
  • the cooling water flowing from the water jacket 1 a of the engine 1 through the opening 22 of the flange portion 21 flows through the sub-opening 45 from the sub-discharge part 28 to the sub-flow paths 6 a and 7 a. Is possible.
  • the main opening 30 and the sub-opening 45 are provided with a sealing member 31 having a shape along the outer peripheral edge thereof.
  • the seal member 31 has a rectangular shape and a plate-like elastic member 32 (elastic means) having an opening communicating with the main opening 30 or the sub-opening 45, and a ring shape fixed to the opening of the elastic member 32.
  • the seal main body 33 and a fluororesin provided at a portion of the seal main body 33 that contacts the outer peripheral surface of the rotor 12.
  • the plate-like elastic member 32 is a leaf spring made of, for example, a stainless plate, and the opening is provided in the center. Further, the seal body 33 is fixed to the casing 20 via the elastic member 32.
  • the seal body 33 is made of, for example, rubber, and for example, hydrogenated nitrile rubber is used, but other various rubbers and synthetic resins can be used. Moreover, the part (surface layer part) contact
  • the seal body 33 is movable in the radial direction of the cylindrical rotor 12 by the elastic member 32 described above. For example, when a foreign object is sandwiched between the seal body 33 and the rotor 12, the seal body 33 is separated from the rotor 12. Can be moved to. As a result, when the rotor 12 rotates in a state where foreign matter is sandwiched, the foreign matter is caught in the outer peripheral surface of the seal main body 33 or the rotor 12 and the rotation of the rotor 12 becomes extremely difficult. It is preventing.
  • the seal member 31 of the main opening 30 protrudes from the inner peripheral surface side of the casing 20 to the outer peripheral surface of the rotor 12 and contacts the outer peripheral surface of the rotor 12 over the entire circumference of the annular structure. At this time, the main valve 11 closes the main flow path 4.
  • the main valve 11 closes the sub flow paths 6a and 7a.
  • the outer peripheral surface 15 of the rotor 12 has an opening 14, and when at least a part of the opening 14 overlaps with the seal member 31 of the main opening 30, The main valve 11 opens the main flow path 4. Further, when at least a part of the opening 14 of the outer peripheral surface 15 of the rotor 12 overlaps the seal member 31 of the sub opening 45, the main valve 11 opens the sub flow paths 6a and 7a.
  • the rotor 12 includes a substantially cylindrical rotor main body 51 and a rotating shaft 52 arranged at the center line portion of the rotor main body 51.
  • One end portion side of the rotating shaft 52 extends from the main chamber portion 23 toward the drive chamber portion 24 along the center line of the rotor 12 from the end surface of the rotor 12. Further, the rotating shaft 52 on one end side passes through the partition wall 53 between the main chamber portion 23 of the casing 20 and the drive chamber portion 24 and reaches the drive chamber portion 24.
  • a gear 63 which will be described later is provided at a portion of the rotating shaft 52 disposed inside the drive chamber 24.
  • the portion of the partition wall 53 through which the rotary shaft 52 passes is a bearing portion 54 that rotatably supports the rotary shaft 52.
  • the inner peripheral surface of the bearing portion 54 is connected to the outer peripheral surface of the rotary shaft 52.
  • An annular, X-shaped seal 55 is disposed between them.
  • the seal 55 is disposed on the side of the bearing portion 54 that is close to the main chamber portion 23.
  • An annular, circular cross-sectional seal 56 is disposed between the outer peripheral surface of the rotating shaft 52 that is closer to the drive chamber 24 than the seal 55 and the inner peripheral surface of the bearing portion 54.
  • the seal 55 having an X-shaped cross section has a single seal 55 that makes double contact with each of the outer peripheral surface of the rotating shaft 52 and the inner peripheral surface of the bearing portion 54.
  • the inflow of foreign matter can be made difficult and the inflow of foreign matter can be prevented.
  • by providing the seal 55 and the seal 56 it is possible to prevent leakage of the coolant to the drive chamber portion 24 side.
  • the other end of the rotating shaft 52 is inserted into a bearing portion 58 provided in a partition wall 57 between the sub chamber portion 25 and the main chamber portion 23 on the opposite side of the drive chamber portion 24.
  • the bearing portion 58 does not penetrate the partition wall 57.
  • a seal 55 having an X-shaped cross section is disposed on the main chamber portion 23 side between the inner peripheral surface of the bearing portion 58 and the outer peripheral surface of the rotating shaft 52.
  • a clearance larger than the above-mentioned maximum diameter of the foreign matter is provided between the surface of the partition wall 53 of the main chamber 23 facing the end surface of the rotor 12 on the partition wall 53 side and the end surface of the rotor 12. . Further, a clearance larger than the above-mentioned maximum diameter of the foreign matter is provided between the surface of the partition wall 57 of the main chamber 23 facing the end surface of the rotor 12 on the partition wall 53 side and the end surface of the rotor 12. ing.
  • the rotor 12 is provided with one opening 14 (or a plurality of openings) and an internal space communicating with the opening 14, and depending on the rotation angle of the rotor 12, the opening 22 side and the main discharge part 26 are arranged. It can be changed between an open state in which the communication is performed and a closed state in which the communication is not performed, and the opening degree can be adjusted by the rotation angle of the rotor 12.
  • the opening can be changed between an open state in which the opening 22 side and the sub-ejection unit 28 side are in communication and a closed state in which the opening 22 is not in communication. It can be adjusted.
  • the number of the rotors 12 is one, as described above, the main flow path 4 can be opened and the sub flow paths 6a and 7a can be opened or closed by the arrangement of the openings provided in the rotor 12. is there.
  • the basic enemy has a large clearance between the outer peripheral surface of the rotor 12 and the inner peripheral surface of the main chamber 23 facing the outer peripheral surface, and the side facing the water jacket 1a of the engine 1 in the main chamber 23 is Since the main opening 30 and the sub-opening 45 are in a state open to the cooling water in the water jacket 1a, the seal member 31 provided in each of them contacts the outer peripheral surface 15 of the portion where the rotor 12 does not have an opening.
  • the main opening 30 or the sub-opening 45 can be closed only when the seal member 31 is in contact with and in a closed state.
  • the rotor 12 has an opening 14 having a circumferential length of approximately 180 degrees, which is approximately half of the entire circumference of the outer peripheral surface 15 of the rotor 12. Is formed.
  • the opening 14 of the rotor 12, the main opening 30 of the casing 20, and the sub opening 45 are overlapped.
  • the seal member 31 is disposed in the main opening 30 and the sub-opening 45, and the seal member 31 and the opening 14 of the rotor 12 are overlapped, thereby opening the seal member 31.
  • the short substantially cylindrical sealing member 31 functions as a flow path for flowing cooling water between the main opening 30 and the sub opening 45 of the casing 20 and the opening 14 of the rotor 12. That is, there is the above-described interval between the outer peripheral surface of the rotor 12 and the inner peripheral surface on the opposite side of the opening 22 of the main chamber portion 23 of the casing 20, and the seal member 31 is disposed at this interval, and this interval portion , These seal members 31 form a flow path between the opening 14 of the rotor 12 and the main opening 30 or the sub-opening 45 of the casing 20.
  • the drive chamber portion 24 is separated from the main chamber portion 23 by the partition wall 53, and the rotating shaft 52 that rotates the rotor 12 as described above passes through the partition wall 53 and is connected to the rotor 12. It is designed to rotate.
  • the drive chamber 24 is provided with a gear 63 provided on the rotary shaft 52 and having the rotary shaft 52 as a rotation center, and the gear 63 has a motor (servo motor, stepping) (not shown) capable of controlling a rotation angle.
  • a gear attached to a motor or the like is meshed directly or via another gear so as to rotate the gear 63.
  • the motor is controlled by a control device (control means) (not shown).
  • the rotation angle is controlled by the coolant temperature detected by the sensor and input to the control device, the room temperature in the automobile related to the heater 6, and the like. Is done.
  • the opening / closing between the opening 22 and the main discharge unit 26 is basically opened when the cooling water is cooled by the radiator 3 when the temperature is equal to or higher than the set temperature, and is closed when the temperature is lower than the set temperature.
  • the flow rate is also controlled based on the cooling water temperature or the like.
  • the drive mechanism of the rotor 12 such as the motor and the gear 63 is arranged in a state of being housed in the drive chamber portion 24.
  • the drive chamber portion 24 is provided with a terminal portion 65 in which a lid 64 that can be opened and closed is screwed, and wiring terminals for transmitting electric power to the motor and transmitting control signals are provided.
  • the maximum drive torque of the motor in the drive mechanism of the rotor 12 is larger than the drive torque required to rotate the rotor 12 when the above-mentioned maximum diameter foreign matter is sandwiched between the rotor 12 and the seal member 31. ing.
  • the driving torque required to rotate the rotor 12 can be obtained experimentally.
  • a foreign substance having the maximum diameter estimated to be contained in the cooling water and a projection having the same diameter are provided on the outer peripheral surface of the rotor 12, and the rotor 12 is driven with a large driving torque in a state where the seal member is in contact with the rotor 12.
  • the motor used is a motor having a driving torque larger than the maximum driving torque.
  • the sub chamber portion 25 communicates from the rotor 12 of the main chamber portion 23 to the opening 22 side (engine 1 side) of the flange portion 21 and communicates with the main discharge portion 26, and the opening 22 and the main discharge portion 26 are connected to each other. It is structured to communicate. Therefore, the main chamber portion 23 opens and closes between the opening 22 and the main discharge portion 26 by the main valve 11 including the rotor 12, whereas the sub chamber portion 25 bypasses the main valve 11 to bypass the engine 1.
  • An opening (suction port) 22 communicating with the interior of the water jacket 1a and a main discharge portion (discharge port) 26 are communicated.
  • the sub chamber portion 25 serves as a bypass flow path 67 that bypasses the main valve 11 to connect the suction port and the discharge port of the cooling water control valve device 10.
  • the FS valve 40 is disposed in the sub chamber 25 serving as the bypass flow path 67, and opens and closes the bypass flow path 67 communicating with the opening 22 side and the main discharge section 26.
  • the FS valve 40 includes a valve body 41 that opens and closes the bypass channel 67, a temperature detection medium 42 that drives the valve body 41 to open and close based on a temperature change, and a return that biases the valve body 41 to the open side. And a spring 43.
  • the temperature detection medium 42 is, for example, a thermowax, and a thermostat, a shape memory alloy, or the like can be used as long as the valve can be opened and closed at a set temperature by being displaced with temperature.
  • the valve main body 41 When the temperature detection medium 42 becomes higher than the set temperature (range), the valve main body 41 is opened to connect the opening 22 and the main discharge part 26, and when the temperature detection medium 42 becomes lower than the set temperature (range), the valve main body portion 41 is closed to shield between the opening 22 and the main discharge part 26.
  • the temperature detection medium 42 contains a thermowax inside the casing and incorporates a known mechanism that drives the valve body 41 in response to expansion and contraction of the thermowax.
  • the set temperature of the FS valve 40 is higher than the set temperature at the time of opening and closing between the opening 22 of the main valve 11 and the main discharge part 26 described above, and the opening 22 and the main discharge part 26 are set by the main valve 11.
  • the temperature detection medium 42 operates so as to open the valve body 41 of the FS valve 40 when the set temperature is higher than the temperature at which the gap is opened.
  • the return spring 43 biases the valve main body 41 to the open side, and opens the valve main body 41 when the valve main body 41 is in an openable / closable state, for example, when the temperature detection medium 42 is broken. To. Thereby, even if the FS valve 40 does not operate, the valve body 41 can be opened if the valve body 41 can be opened and closed.
  • a bypass discharge portion 27 connected to the bypass flow path 5 is provided in the sub chamber portion 25 so as to communicate with the inside of the sub chamber portion 25. Therefore, the actual bypass flow path 5 passes from the opening 22 of the flange portion 21 of the casing 20 of the cooling water control valve device 10 through the portion on the opening 22 side of the rotor 12 of the main chamber portion 23 to the sub chamber portion of the casing 20. 25, the bypass discharge part 27 is connected to a pipe (not shown) that constitutes the main part of the bypass flow path 5, and the cooling water is sucked from the bypass flow path 5 to the water pump 2.
  • the clearance larger than the diameter of the largest foreign substance estimated between the inner peripheral surface of the casing 20 facing the outer peripheral surface of the rotor 12 and the outer peripheral surface of the rotor 12. is provided. Further, a clearance larger than the diameter of the largest foreign substance estimated between the surface of the partition wall 53 facing one end surface of the rotor 12 and the one end surface of the rotor 12 is provided. Further, a clearance larger than the diameter of the largest foreign substance estimated between the surface of the partition wall 57 facing the other end surface of the rotor 12 and the other end surface of the rotor is provided.
  • the seal main body 33 can move in a direction away from the rotor 12, and it can be prevented that foreign matter is caught between the seal body 33 and the seal member 33 so as not to move.
  • the driving torque that can be output by the motor as the driving means for rotating the rotor 12 is larger than the driving torque necessary for rotating the rotor 12 with foreign matter between the rotor 12 and the seal member 31. Therefore, the rotor 12 can be rotated even when a foreign object is sandwiched between the seal member 31 and the rotor 12.
  • the rotor 12 prevents the rotor 12 from being stuck due to the biting of foreign matter.
  • the rotor 12 when the rotor 12 is fixed in a state where the main valve 11 closes the main flow path 4, the rotor 12 does not rotate, so that the cooling water cannot be circulated and the cooling water temperature becomes too high.
  • the gap As in the embodiment, by setting the gap to be larger than the diameter of the foreign matter, the foreign matter can be prevented from sticking between the rotor 12 and the casing 20 and the rotor 12 can be largely prevented from sticking. Therefore, it is possible to use a rotary valve for engine coolant control.
  • the gear 63 for the drive mechanism of the rotor 12 the state of the main valve 11 can be maintained without applying power when the open state or the closed state is maintained. Reduction can be achieved.
  • cooling water can easily enter between the casing 20 and the rotor 12, and accordingly, foreign matter can easily enter the bearing portions 54 and 58.
  • the X-shaped seal 55 it is possible to prevent intrusion of cooling water and foreign matter between the inner peripheral surface of the bearing portions 54 and 58 and the outer peripheral surface of the rotary shaft 52.
  • a seal 56 in addition to the seal 55 on one end side of the rotary shaft 52 to which the motor is connected, leakage of cooling water to the drive chamber portion 24 side can be prevented.

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Abstract

　異物の噛み込みを抑制できるとともに、万が一異物を噛み込んで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。　エンジン１とラジエータ３をつなぐメイン流路４を備えるエンジン冷却システムにおいて、メイン流路４の冷却水の流量を制御する冷却水制御バルブ装置１０が、ロータリ型バルブであるメインバルブ１１を備える。メインバルブ１１は、ロータ１２と、このロータ１２の外周面に対向する内周面を有するケーシング２０を備え、ロータ１２の外周面と、ケーシング２０の内周面との間には、間隙が設けられている。ケーシング２０の内周面には、メイン流路４に繋がるメイン開口部３０を備え、このメイン開口部３０にロータ１２の外周面に突出して当接するシール部材が設けられている。シール部材は、ロータ１２の開口部と、ケーシング２０の開口部とをつなぐ流路を構成している。

Description

冷却水制御バルブ装置
　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、本発明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、流路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。
　本発明においては、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。
　本発明の前記構成において、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が好ましい。
　このような構成によれば、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。
　また、本発明の前記構成において、前記ロータには、両端部がそれぞれロータの端面から突出し、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が好ましい。
　このような構成によれば、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、流路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. 　前記ロータには、両端部がそれぞれロータの端面から突出し、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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