JP2004278589A

JP2004278589A - 弁機構

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Publication number: JP2004278589A
Application number: JP2003068427A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hamada; 伸一浜田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】弁の応答性の向上とコストの低減を両立する。
【解決手段】流入口及び吐出口を備えた流体通路を内部に有する略筒状のケーシングと、流入口側の入口側開口と吐出口側の出口側開口とを備えた側面を有する略筒状弁体ガイドであって、弁体ガイドの入口側開口及び出口側開口を介して流入口と吐出口が連通するように、ケーシング内面の嵌合部内に弁体ガイドの両端が動き嵌めで保持された、弁体ガイドと、感温部と、入口側開口と当接して閉塞しうる当接部とを備え、かつ感温部の感知温度に応じて当接部が流体通路の横断方向に移動できるように、筒状の弁体ガイド内においてケーシングの内面に留められている弁体とを備え、温度が予め定めた値の範囲内である場合、弁体の当接部は入口側開口に隣接し、かつ温度がその値の範囲外である場合、弁体の当接部は弁体ガイドの入口側開口に隣接しないように、弁体及び弁体ガイドが構成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は弁機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のエンジン冷却システムは、エンジンの発熱によるオーバーヒートを防止する一方、寒い時期のオーバークールを防止することによりエンジンを常時適温に保つことが意図されている。冷却システムの中で、冷却液を媒体とする水冷方式によるものでは、エンジン本体の外部のラジエータを配置し、このラジエータとエンジン本体とをラバーホース等により連結して冷却液を循環させるものが一般的である。その主要な構成は、熱交換器の役割を担うラジエータと、このラジエータにエンジンから冷却液を強制的に圧送するウォータポンプと、冷却液の温度が高い場合には、冷却液をラジエータに流し、冷却液の温度が低い場合には、ラジエータには流さずにエンジンに還流させて冷却液の流れを制御して冷却液を適温に保つための弁機構と、冷却液の循環流路を形成するラバーホース等からなる。
【０００３】
この種の弁機構の一例として、冷却液通路を横断して延びている弁体ガイド内において、感温部で感知する温度が高い時に延伸しかつ感温部で感知する温度が低い時に収縮するサーモスタットが弁体として配置されており、この弁体が延伸又は収縮する時に弁体ガイドに設けられた穴を開放又は閉塞することにより、冷却液通路を連通又は遮断するように構成されているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２１３３５１号公報
【０００５】
一方、閉弁時において、冷却液が弁体ガイド内の弁体の感温部に流体が流れないので、冷却液通路の冷却液の温度に対する弁の応答性が悪化することがないように、何らかの方法で冷却液を弁体の感温部に流す必要があり、それゆえ、バイパス通路を形成して冷却液を弁体の感温部に流す方法や、弁体と弁体ガイドの間に微小な隙間を設けることにより、この隙間から弁体ガイドの内部にわずかに冷却液を流す方法がある。
【０００６】
ところが、これらの方法では、バイパス回路を別個に形成することや微小な隙間を実現するために組み付け精度及び部品精度が厳しく要求されることによりコストアップを招くという別の問題が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に鑑み、本発明の目的は、弁の応答性の向上とコストの低減を両立することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る弁機構によれば、流入口及び吐出口を備えた流体通路を内部において有するほぼ筒状のケーシングと、流入口側における入口側開口と吐出口側における出口側開口とを備えた側面を有するほぼ筒状の弁体ガイドであって、弁体ガイドの入口側開口及び出口側開口を介して流入口と吐出口が連通するように、ケーシングの内面に設けられた嵌合部内に弁体ガイドの両端が動き嵌めで保持された、弁体ガイドと、感温部と、弁体ガイドの入口側開口と当接して閉塞しうる当接部とを備え、かつ感温部の感知する温度に応じて当接部が流体通路の横断方向に移動することができるように、筒状の弁体ガイド内においてケーシングの内面に留められている弁体とを備え、温度が予め定めた値の範囲内である場合において、弁体の当接部は弁体ガイドの入口側開口に隣接し、かつ温度が予め定めた値の範囲外である場合において、弁体の当接部は弁体ガイドの入口側開口に隣接しないように、弁体及び弁体ガイドが構成されている。これにより、弁体の当接部が弁体ガイドの入口側開口に隣接する場合、流入口側の流体の圧力により弁体ガイドが弁体に押され、当接部が入口側開口を閉塞し、閉弁状態となる。一方、弁体の当接部が入口側開口に隣接しない場合、入口側開口を開放されて開弁状態となる。この際、弁体ガイドがケーシングに動き嵌めで保持されているので、閉弁時においても、ケーシングの内面と弁体ガイドの嵌合部から弁体ガイドの内部に流入する流体が弁体の感温部に接触することにより、弁の応答性を向上させることができると共に、弁機構のそれぞれの構成要素、すなわち、弁体、弁体ガイド及びケーシングを高精度に製造する必要がなく、コストを低減することができる。
【０００９】
請求項２に係る弁機構によれば、弁体ガイドの側面には、流入口側において微細な穴がさらに設けられている。このように、弁体ガイドの流入口側に微細な微***が設けられているので、閉弁時においても、この微***を通して弁体ガイドの内部に流入する流体がさらに弁体の感温部に接触することにより、弁の応答性をさらに向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。最初に本発明の第一実施例の弁機構を図１を参照して説明する。本実施例では、流体の流れを制御する弁機構を車両のエンジンに対する水冷方式の冷却システムに配備された弁機構に適用する。図１（Ａ）は本発明の第一実施例の弁機構の縦断面図であり、図１（Ｂ）は本発明の第一実施例の弁機構の図１（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った横断面図である。本発明の弁機構１００は、流入口１１及び吐出口１２を備えた流体通路を内部において有する略筒状のケーシング１と、流体通路を流入口１１側と吐出口１２側に仕切るようにケーシング１の内面に留められかつ入口側開口６及び出口側開口７を備えた弁体ガイド２と、弁体ガイド２内において弁体ガイド２で当接して閉塞しうる当接部４３を有する弁体４とで概ね構成されている。
【００１１】
ケーシング１は、弁体ガイド２、バイアスバネ３及び弁体４をケーシング１の内部の所定位置に配置するためのキャップ５をさらに備えている。
【００１２】
弁体ガイド２は、ほぼ筒状であり、弁体ガイド２が流体通路を流入口１１側と吐出口１２側に仕切るように、弁体ガイド２の両端が、ケーシング１に設けられた二つの嵌合部９、１０内に動き嵌めで保持されている、すなわち、弁体ガイド２は、流体通路の長手方向及び横断方向の両方において移動可能にケーシング１に保持されている。弁体ガイド２の側面には、流入口１１側において入口側開口６と、吐出口１２側において出口側開口７とが設けられており、流入口１１と吐出口１２は、この入口側開口６及び出口側開口７を介して連通する。
【００１３】
弁体４は、本実施例ではサーモエレメントの形態であり、温度を感知する感温部４１と、この感温部４１の温度に応じて伸縮する、例えばサーモワックスなどの延伸部４２と、延伸部４２に接続された、弁体ガイド２の入口側開口６と当接して閉塞しうる当接部４３とで構成されている。本実施例では、弁体４の一端はケーシング１の内面に接続され、一方、弁体４の他端がケーシング１の内面に一端が当接している圧縮ばねであるバイアスばね３の他端と当接しており、弁体４は、弁体ガイド２と平行に、すなわち、流体通路の横断方向に延びている。弁体４の当接部４３は、感温部４１の感知する温度に応じた延伸部４２の延伸に応じて流体通路の横断方向に変位する。例えば、感温部４１の感知する温度が予め定めた値未満の時に延伸部４２の延伸力がバイアスばね３の押圧力よりも弱く当接部４３が後退した位置にあり、感温部４１の感知する温度が予め定めた値以上の時、延伸部４２の延伸力がバイアスばね３の押圧力よりも強く当接部４３が延伸した位置にある。
【００１４】
弁体ガイド２の入口側開口６は、閉弁させたい時、例えば感温部４１の感知する温度が予め定めた値未満の時に弁体４の当接部４３に隣接し、かつ、開弁させたい時、例えば感温部４１の感知温度が前記値以上の時に弁体４の当接部４３に隣接しない位置に設ける。これにより、流入口１１側の流体圧力により弁体ガイド２が弁体４に押される時、弁体４の当接部４３が弁体ガイド２の入口側開口６に隣接していれば、当接部４３が入口側開口６と当接して閉塞させて閉弁状態とすることができ、一方、弁体４の当接部４３が弁体ガイド２の入口側開口６に隣接していなければ、当接部４３が弁体ガイド２の内面と当接して入口側開口６を開放して開弁状態とすることができる。なお、閉弁時に入口側開口６を有効に閉塞することができるように、例えば、弁体ガイド２の入口側開口６の近傍の内面と弁体４の当接部４３の外面は、ほぼ同じ曲率の湾曲形状を有することが好ましい。
【００１５】
弁体ガイド２の出口側開口７は、弁体ガイド２内に流入した流体が吐出口１２へ滑らかに流れうるように、弁体４の当接部４３に関わらず広く開放されるほど大きいことが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、弁体ガイド２がケーシング１に動き嵌めで保持されているので、閉弁時において、ケーシング１の内面と弁体ガイド２の嵌合部９、１０から弁体ガイド２の内部に流入する流体が弁体４の感温部４１に接触することにより、弁の応答性を向上させることができると共に、弁機構１００のそれぞれの構成要素、すなわち、ケーシング１、弁体ガイド２及び弁体４を高精度に製造する必要がなく、コストを低減することができるという利点がある。また、弁体ガイド２が動き嵌めによりケーシング１に留められているので、弁体ガイド２が弁体４に対して自由に移動でき、それゆえ、弁体ガイド２と弁体４の間に異物が噛み込まれて弁体４がロックしてしまうことを防止できるというさらなる利点がある。
【００１７】
次に微***８について説明する。前記嵌合部９，１０の隙間から流体を流入させて流体を前記感温部４１に導く場合には、前記嵌合部９，１０の隙間量がケーシング１と弁体ガイド２の各々の部品精度によって定まることから、ばらつきの少ない安定した応答性の弁を得るためには、これらの部品を精度よく製作する必要がある。これによるコストアップを回避するため、弁体ガイド２の側面に流入口１１側において微細な微***８を設け、これにより、閉弁時において、嵌合部を通して弁体ガイドの内部に流入する流体に加えて、微***８を通して弁体ガイド２の内部に流入する流体が弁体４の感温部４１に接触することにより、安定した弁の応答性を低コストで達成することができる。
【００１８】
次に本発明の弁機構の作用について説明する。弁体４の感温部４１の感知する温度が予め定めた値以上の場合には、図２に示すように、バイアスばね３の押圧力に抗して弁体４の延伸部４３が延伸し、当接部４２が弁体ガイド２の入口側開口７から外れて入口側開口７が開放されて開弁状態となる。
【００１９】
一方、弁体４の感温部４１が感知する温度が一定温度未満の場合には、図１に示すように、弁体４がバイアスばね３の押圧力により後退し、かつ弁体ガイド２が流体の圧力で弁体４に押される時、弁体ガイド２の入口側開口６が弁体４の当接部４２により閉塞されて閉弁状態となる。この時、弁体ガイド２とケーシング１との間の嵌合部９、１０の隙間と、弁体ガイド２の微***８の両方から微小流量の流体が弁体ガイド２内に流入し、弁体４の感温部４１に接触して吐出口１２側へ流れるので、流体回路中の流体の温度変化に良好に応答する。
【００２０】
本発明の弁機構１００を自動車用エンジンの冷却水回路のヒータ上流側に装着した場合において、低温始動時などのように水温が低い時、冷却水の流量を微小にし、エンジンで加熱された冷却水がヒータ回路やヒータを通過する時に自然放熱で冷却するのを防止してエンジン暖機を早期化しつつエミッションや燃費を改善する。
【００２１】
このように、従来のようにバイパス回路を設けることなく、流体を弁体４の感温部４１に流すことができ、感温部で感知する温度が流体通路中の流体の温度とほぼ同じであるので、弁の良好な応答性を確保し、弁の応答性の向上と低コストを両立することができる。
【００２２】
次に本発明の第二実施例について図３を参照しつつ説明する。図３（Ａ）は本発明の第二実施例の弁機構の縦断面図であり、図３（Ｂ）は本発明の第二実施例の弁機構の線Ｂ−Ｂに沿った横断面図である。第一実施例では、弁体ガイドの出口側開口を大きく形成することにより、吐出口側の通路面積を確保しているが、本実施例では、弁体ガイドの流体通路の長手方向における寸法を大きくして弁体と弁体ガイドの間の間隙を確保することにより、図３に示すように、弁体ガイドの出口側開口を小さくすることができる。
【００２３】
次に本発明の第三実施例について図４を参照しつつ説明する。以上の記載では、流入口１１と吐出口１２が整列した構成の弁機構を例にとり説明したが、図４に示すように、流入口１１と吐出口１２が互いに一定角度をもって向けられている構成でもよい。
【００２４】
また、以上の構成では、弁体ガイドに微***を設けているが、弁機構をエンジンなどの熱源の近くに配置する場合には、弁体ガイドの上流の流体の熱が弁体ガイドの壁面を通して弁体の感温部へ良好に伝播するので、微***８を設けない構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は本発明の第一実施例の弁機構の閉弁時の縦断面図であり、図１（Ｂ）は本発明の第一実施例の弁機構の図１（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った横断面図である。
【図２】本発明の第一実施例の弁機構の開弁時の縦断面図である。
【図３】図３（Ａ）は本発明の第二実施例の弁機構の縦断面図であり、図３（Ｂ）は本発明の第二実施例の弁機構の図３（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った横断面図である。
【図４】本発明の第三実施例の弁機構の横断面図である。
【符号の説明】
１…ケーシング
２…弁体ガイド
４…弁体
６…入口側開口
７…出口側開口
１１…流入口
１２…吐出口
４１…感温部
４３…当接部
１００…弁機構

Claims

流入口及び吐出口を備えた流体通路を内部において有するほぼ筒状のケーシングと、
前記流入口側における入口側開口と前記吐出口側における出口側開口とを備えた側面を有するほぼ筒状の弁体ガイドであって、前記弁体ガイドの前記入口側開口及び前記出口側開口を介して前記流入口と前記吐出口が連通するように、前記ケーシングの内面に設けられた嵌合部内に前記弁体ガイドの両端が動き嵌めで保持された、弁体ガイドと、
感温部と、前記弁体ガイドの前記入口側開口と当接して閉塞しうる当接部とを備え、かつ前記感温部の感知する温度に応じて前記当接部が前記流体通路の横断方向に移動することができるように、前記筒状の弁体ガイド内において前記ケーシングの内面に留められている弁体とを備え、
前記温度が予め定めた値の範囲内である場合において、前記弁体の前記当接部は前記弁体ガイドの前記入口側開口に隣接し、かつ前記温度が前記予め定めた値の範囲外である場合において、前記弁体の前記当接部は前記弁体ガイドの前記入口側開口に隣接しないように、前記弁体及び前記弁体ガイドが構成されていることを特徴とする弁機構。
前記弁体ガイドの側面には、前記流入口側において微細な穴がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の弁機構。