JP2019167943A - 制御バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータカットモードとヒータ通水モードとの切替にかかる時間を短縮できる制御バルブを提供する。【解決手段】ロータは、空調連通口を通じて空調流出口とケーシング内とが連通するヒータ通水モードと、空調連通口を通じた空調流出口とケーシング内との連通が遮断されるヒータカットモードと、ロータがヒータ通水モードとヒータカットモードとの間を移行する過程で、空調流出口における空調連通口との連通面積が変化する切替モードと、に移動可能に構成され、切替モードでは、ラジエータ連通口を通じてラジエータ流出口とケーシング内とが連通する。【選択図】図７

Description

本発明は、制御バルブに関する。

従来から、冷却水を用いてエンジンを冷却する冷却システムが知られている。この種の冷却システムでは、ラジエータとエンジンとの間を循環するラジエータ流路とは別に、各種熱交換器との間で冷却水を循環させる複数の熱交換流路が設けられている場合がある。このような冷却システムでは、各流路（ラジエータ流路や熱交換流路等）への分岐部に、各流路への冷却水の流通を制御する制御バルブが設けられている。制御バルブを制御して各流路へ冷却水を分配する方法として、例えば下記特許文献１に開示された方法が知られている。

特開２０１６−１５６３４０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載される従来技術は、ヒータカットモードからヒータ通水モードに切り替える際、冷却水の水温が規定値を超過の場合には、冷却水の沸騰を抑制するために冷却水の水温が規定値以下になるまで待ってからモードを切り替える必要がある。そのため、特許文献１に記載される従来技術では、ヒータカットモードからヒータ通水モードに切り替えるのに時間がかかる。ヒータカットモードは、空調用のヒータが設けられた空調流路に冷却水を流さないモード（ヒータに通水させないモード）である。ヒータ通水モードは、空調流路に冷却水を流してヒータに通水させるモードである。
したがって、上述した特許文献１に記載される従来技術では、冷却水の水温が規定値を超過している場合、利用者が暖房を要求する操作を行っても、ヒータにより実際に暖房が始まるまでに時間がかかる。

本発明は、ヒータカットモードとヒータ通水モードとの切替にかかる時間を短縮できる制御バルブを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る制御バルブは、流体が流入する流入口、空調装置のヒータコアに流体を流出させる第１流出口、及び流体を冷却する第１熱交換器に流体を流出させる第２流出口を少なくとも有するケーシングと、前記ケーシング内で移動可能に収容され、前記第１流出口及び前記第２流出口を通じた前記ケーシングの内外の連通及び遮断を切り替える弁と、を備え、前記弁には、前記第１流出口に連通可能な第１連通口及び前記第２流出口に連通可能な第２連通口が形成され、前記弁は、前記第１連通口を通じて前記第１流出口と前記ケーシング内とが連通する第１位置と、前記第１連通口を通じた前記第１流出口と前記ケーシング内との連通が遮断される第２位置と、前記弁が前記第１位置と前記第２位置との間を移行する過程で、前記第１流出口における前記第１連通口との連通面積が変化する第３位置と、に移動可能に構成され、前記第３位置では、前記第２連通口を通じて前記第２流出口と前記ケーシング内とが連通する。

本態様によれば、第３位置において、第２連通口を通じて第２流出口とケーシング内とが連通するため、第１位置と第２位置との間を移行する際に第１熱交換器に流体を流通させることができる。これにより、流体の温度が規定値よりも高い場合に、流体が高温（例えば、沸騰）になり過ぎるのを抑制し、迅速に、第１位置と第２位置とを移行させることができる。これにより、第１位置と第２位置との切替にかかる時間を短縮することができる。

（２）上記（１）の態様に係る制御バルブにおいて、前記ケーシングは、筒状に形成され、前記弁は、前記ケーシングと同軸に配置された筒状に形成されるとともに、前記ケーシングの軸方向に延びる軸線回りに回転可能に構成され、前記弁は、前記第１位置から前記第２位置に移行する過程で、回転方向の一方に回転した際に前記第３位置を通過し、前記回転方向の他方に回転した際に前記第１流出口における前記第１連通口との連通面積が変化する第４位置を通過し、前記第４位置では、前記第２連通口を通じた前記第２流出口と前記ケーシング内との連通が遮断されることが好ましい。
本態様によれば、第１位置と第２位置との間を移行する際に、第４位置を通過させることで、第１熱交換器に流体を流通させないようにすることができる。これにより、流体の温度が規定値以下である場合に、流体の温度低下を回避できる。そのため、例えば流体にエンジンの冷却水を用いる場合には、エンジンの高水温制御を維持し易くなり、エンジンの燃費の低下を抑制できる。
しかも、本態様では、第１位置と第２位置との移行時において、弁の正逆回転を切り替えることで、第３位置及び第４位置を選択できる。これにより、第３位置及び第４位置の何れかのみを通過させて第１位置及び第２位置の切替を行うことができる。

（３）上記（１）又は（２）の態様に係る制御バルブにおいて、前記ケーシングには、第２熱交換器に流体を流出させる第３流出口が形成され、前記弁には、前記第３流出口に連通可能な第３連通口が形成され、前記第３位置において、前記第３連通口を通じて前記第３流出口と前記ケーシング内とが連通することが好ましい。
本態様によれば、第３位置において、第１流出口に加えて第３流出口がケーシング内に連通する。そのため、第３位置において、第２熱交換器に流体を流通させることで、流体の温度を低下させることができる。これにより、第１位置と第２位置との切替にかかる時間を短縮することができる。

（４）上記（１）から（３）の何れかの態様に係る制御バルブにおいて、前記第２流出口及び前記第２連通口は、前記第３位置において全開状態であることが好ましい。
本態様によれば、第３位置において、第１熱交換器に多くの流体を流通させることができる。これにより、流体の温度を速やかに低下させることができる。

本発明の一態様によれば、ヒータカットモードとヒータ通水モードとの切替にかかる時間を短縮できる。

実施形態に係る冷却システムのブロック図である。 実施形態に係る制御バルブの斜視図である。 実施形態に係る制御バルブの分解斜視図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 実施形態に係る弁筒部の展開図である。 実施形態に係る制御装置のブロック図である。 実施形態に係る制御バルブの開度スケジュールの一例を示す図である。 実施形態に係る制御バルブの制御方法の一例を示すフローチャートである。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、冷却水を用いてエンジンを冷却する冷却システムに、本実施形態の制御バルブを採用した場合について説明する。

［冷却システム］
図１は、冷却システム１のブロック図である。
図１に示すように、冷却システム１は、車両駆動源に少なくともエンジンを具備する車両に搭載される。なお、車両としては、エンジンのみを有する車両の他に、ハイブリッド車両やプラグインハイブリッド車両等であってもよい。

冷却システム１は、エンジン２（ＥＮＧ）、ウォータポンプ３（Ｗ／Ｐ）、ラジエータ４（ＲＡＤ）、ヒートエクスチェンジャ５（Ｈ／ＥＸ）、ヒータコア６（ＨＴＲ）、ＥＧＲクーラ７（ＥＧＲ）及び制御バルブ８（ＥＷＶ）が各種流路１０〜１４により接続されて構成されている。
ウォータポンプ３、エンジン２及び制御バルブ８は、メイン流路１０上で上流から下流にかけて順に接続されている。メイン流路１０では、ウォータポンプ３の動作により冷却水がエンジン２及び制御バルブ８を順に通過する。

メイン流路１０には、ラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４がそれぞれ接続されている。これらラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４は、メイン流路１０のうちウォータポンプ３の上流部分と制御バルブ８とを接続している。

ラジエータ流路１１には、ラジエータ（第１熱交換器）４が接続されている。ラジエータ流路１１では、ラジエータ４において、冷却水と外気との熱交換が行われる。
暖機流路１２には、ヒートエクスチェンジャ（第２熱交換器）５が接続されている。ヒートエクスチェンジャ５とエンジン２との間には、オイル流路１８を通してエンジンオイルが循環している。暖機流路１２では、ヒートエクスチェンジャ５において、冷却水とエンジンオイルとの熱交換が行われる。すなわち、ヒートエクスチェンジャ５は、水温が油温よりも高い場合にオイルウォーマとして機能し、エンジンオイルを加熱する。一方、ヒートエクスチェンジャ５は、水温が油温よりも低い場合にオイルクーラとして機能し、エンジンオイルを冷却する。

空調流路１３には、ヒータコア６が接続されている。ヒータコア６は、例えば空調装置のダクト（不図示）内に設けられている。空調流路１３では、ヒータコア６において、冷却水とダクト内を流通する空調空気との熱交換が行われる。
ＥＧＲ流路１４には、ＥＧＲクーラ７が接続されている。ＥＧＲ流路１４では、ＥＧＲクーラ７において、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換が行われる。

上述した冷却システム１では、メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却水が、制御バルブ８内に流入した後、制御バルブ８の動作によって各種流路１１〜１３に選択的に分配される。これにより、早期昇温や高水温（最適温）制御等を実現でき、車両の燃費向上が図られている。制御バルブ８の動作については、後に詳述する。

＜制御バルブ＞
図２は、制御バルブ８の斜視図である。図３は、制御バルブ８の分解斜視図である。
図２、図３に示すように、制御バルブ８は、ケーシング２１と、ロータ２２（図３参照）と、駆動ユニット２３と、を主に備えている。

（ケーシング）
ケーシング２１は、有底筒状のケーシング本体２５と、ケーシング本体２５の開口部を閉塞する蓋体２６と、を有している。なお、以下の説明では、ケーシング２１の軸線Ｏ１に沿う方向を単にケース軸方向という。ケース軸方向において、ケーシング本体２５の周壁部３１に対してケーシング本体２５の底壁部３２に向かう方向を第１側といい、ケーシング本体２５の周壁部３１に対して蓋体２６に向かう方向を第２側という。さらに、軸線Ｏ１に直交する方向をケース径方向といい、軸線Ｏ１回りの方向をケース周方向という。

ケーシング本体２５の周壁部３１には、複数の取付片３３が形成されている。各取付片３３は、周壁部３１からケース径方向の外側に突設されている。制御バルブ８は、例えば各取付片３３を介してエンジンルーム内に固定される。なお、各取付片３３の位置や数等は、適宜変更が可能である。

図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
図３、図４に示すように、周壁部３１における第２側に位置する部分には、ケース径方向の外側に膨出する流入ポート３７が形成されている。流入ポート３７には、流入ポート３７をケース径方向に貫通する流入口３７ａ（図４参照）が形成されている。流入口３７ａは、ケーシング２１内外を連通している。流入ポート３７の開口端面（ケース径方向の外側端面）には、上述したメイン流路１０（図１参照）が接続される。

図４に示すように、周壁部３１において、軸線Ｏ１を間に挟んで流入ポート３７にケース径方向で対向する位置には、ケース径方向の外側に膨出するラジエータポート４１が形成されている。ラジエータポート４１には、フェール開口４１ａ及びラジエータ流出口（第２流出口）４１ｂがケース軸方向に並んで形成されている。フェール開口４１ａ及びラジエータ流出口４１ｂは、ラジエータポート４１をそれぞれケース径方向に貫通している。本実施形態において、フェール開口４１ａは、上述した流入口３７ａにケース径方向で対向している。また、ラジエータ流出口４１ｂは、フェール開口４１ａに対してケース軸方向の第１側に位置している。

ラジエータポート４１の開口端面（ケース径方向の外側端面）には、ラジエータジョイント４２が接続されている。ラジエータジョイント４２は、ラジエータポート４１とラジエータ流路１１（図１参照）の上流端部との間を接続している。なお、ラジエータジョイント４２は、ラジエータポート４１の開口端面に溶着（例えば、振動溶着等）されている。

フェール開口４１ａには、サーモスタット４５が設けられている。すなわち、サーモスタット４５は、上述した流入口３７ａにケース径方向で対向している。サーモスタット４５は、ケーシング２１内を流れる冷却水の温度に応じてフェール開口４１ａを開閉する。なお、ラジエータポート４１は、少なくともラジエータ流出口４１ｂを有していればよい。

蓋体２６のうち、軸線Ｏ１に対してケース径方向でラジエータポート４１寄りに位置する部分には、ＥＧＲ流出口５１が形成されている。ＥＧＲ流出口５１は、蓋体２６をケース軸方向に貫通している。

蓋体２６において、ＥＧＲ流出口５１の開口縁には、ＥＧＲジョイント５２が形成されている。ＥＧＲジョイント５２は、ＥＧＲ流出口５１と上述したＥＧＲ流路１４（図１参照）の上流端部との間を接続している。本実施形態において、ＥＧＲジョイント５２は、蓋体２６に一体に形成されている。但し、ＥＧＲジョイント５２は、蓋体２６と別に形成されていてもよい。また、ＥＧＲ流出口５１やＥＧＲジョイント５２は、周壁部３１等に設けても構わない。

図３に示すように、周壁部３１において、ラジエータポート４１よりもケース軸方向の第１側に位置する部分には、ケース径方向の外側に膨出する暖機ポート５６が形成されている。暖機ポート５６には、暖機ポート５６をケース径方向に貫通する暖機流出口（第３流出口）５６ａが形成されている。暖機ポート５６の開口端面には、暖機ジョイント６２が接続されている。暖機ジョイント６２は、暖機ポート５６と上述した暖機流路１２（図１参照）の上流端部とを接続している。なお、暖機ジョイント６２は、暖機ポート５６の開口端面に溶着（例えば、振動溶着等）されている。

図２に示すように、周壁部３１のうち、ケース軸方向におけるラジエータポート４１と暖機ポート５６との間であって、かつ暖機ポート５６に対してケース周方向で１８０°程度ずれた位置には、空調ポート６６が形成されている。空調ポート６６には、空調ポート６６をケース径方向に貫通する空調流出口（第１流出口）６６ａが形成されている。空調ポート６６の開口端面には、空調ジョイント６８が接続されている。空調ジョイント６８は、空調ポート６６と上述した空調流路１３（図１参照）の上流端部とを接続している。なお、空調ジョイント６８は、空調ポート６６の開口端面に溶着（例えば、振動溶着等）されている。

（駆動ユニット）
図２に示すように、駆動ユニット２３は、ケーシング本体２５の底壁部３２に取り付けられている。駆動ユニット２３は、図示しないモータや減速機構、制御基板等が収納されて構成されている。駆動ユニット２３に搭載されたモータは、ホールＩＣ等の回転センサによって回転量を検出可能とされている。

（ロータ）
図３、図４に示すように、ロータ（弁）２２は、ケーシング２１内に収容されている。ロータ２２は、ケーシング２１の軸線Ｏ１と同軸に配置された円筒状に形成されている。ロータ２２は、軸線Ｏ１回りに回転することで、上述した各流出口（ラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａ）を開閉する。

図４に示すように、ロータ２２は、ロータ本体７２の内側に内側軸部７３がインサート成形されて構成されている。
内側軸部７３は、ロータ本体７２（例えば、樹脂材料）よりも剛性が高い材料（例えば、金属材料）により形成されている。内側軸部７３は、軸線Ｏ１と同軸で延在している。なお、ロータ２２は、例えば樹脂材料等により一体で形成しても構わない。

内側軸部７３の第１側端部は、底壁部３２に形成された貫通孔３２ａを通して底壁部３２をケース軸方向に貫通している。内側軸部７３の第１側端部は、上述した底壁部３２に設けられた第１ブッシュ７８に回転可能に支持されている。底壁部３２において、第１ブッシュ７８に対してケース軸方向の第２側に位置する部分には、第１リップシール８７が設けられている。

内側軸部７３のうち、第１ブッシュ７８よりもケース軸方向の第１側に位置する部分（底壁部３２よりも外側に位置する部分）には、連結部７３ａが形成されている。連結部７３ａは、内側軸部７３における連結部７３ａ以外の部分よりも小径に形成されるとともに、外周面にスプラインが形成されている。連結部７３ａは、ケーシング２１の外部において、上述した駆動ユニット２３に連結されている。これにより、駆動ユニット２３の動力が内側軸部７３に伝達される。

内側軸部７３の第２側端部は、上述した蓋体２６に設けられた第２ブッシュ８４に回転可能に支持されている。蓋体２６において、第２ブッシュ８４に対してケース軸方向の第１側に位置する部分には、第２リップシール８８が設けられている。

ロータ本体７２は、上述した内側軸部７３の周囲を取り囲んでいる。ロータ本体７２は、内側軸部７３を覆う外側軸部８１と、外側軸部８１を囲繞する弁筒部８２と、外側軸部８１及び弁筒部８２同士を連結するスポーク部８３と、を主に有している。

外側軸部８１は、内側軸部７３におけるケース軸方向の両端部を露出させた状態で、内側軸部７３の周囲を全周に亘って取り囲んでいる。本実施形態では、外側軸部８１及び内側軸部７３によってロータ２２の回転軸８５を構成している。

弁筒部８２は、軸線Ｏ１と同軸に配置されている。弁筒部８２は、ケーシング２１内において、流入口３７ａよりもケース軸方向の第１側に位置する部分に配置されている。具体的に、弁筒部８２は、ケース軸方向において、フェール開口４１ａを回避し、かつラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａに跨る位置に配置されている。弁筒部８２の内側は、流入口３７ａを通してケーシング２１内に流入した冷却水がケース軸方向に流通する流通路９１を構成している。一方、ケーシング２１内において、弁筒部８２よりもケース軸方向の第２側に位置する部分は、流通路９１に連通する接続流路９２を構成している。

弁筒部８２において、上述したラジエータ流出口４１ｂとケース軸方向の同位置には、弁筒部８２をケース径方向に貫通するラジエータ連通口（第２連通口）９５が形成されている。ラジエータ連通口９５は、ケース径方向から見てラジエータ流出口４１ｂと少なくとも一部が重なり合う場合に、ラジエータ連通口９５を通じてラジエータ流出口４１ｂと流通路９１内とを連通させる。

弁筒部８２において、上述した暖機流出口５６ａとケース軸方向の同位置には、弁筒部８２をケース径方向に貫通する暖機連通口（第３連通口）９６が形成されている。暖機連通口９６は、ケース径方向から見て暖機流出口５６ａと少なくとも一部が重なり合う場合に、暖機連通口９６を通じて暖機流出口５６ａと流通路９１内とを連通させる。

弁筒部８２において、上述した空調流出口６６ａとケース軸方向の同位置には、弁筒部８２をケース径方向に貫通する空調連通口（第１連通口）９７が形成されている。空調連通口９７は、ケース径方向から見て空調流出口６６ａと少なくとも一部が重なり合う場合に、空調連通口９７を通じて空調流出口６６ａと流通路９１内とを連通させる。

図５は、弁筒部８２の展開図である。
図５に示すように、ラジエータ連通口９５は、ケース周方向を長軸方向とする長円形状とされている。
暖機連通口９６は、例えば丸孔に形成されている。暖機連通口９６は、ケース周方向に間隔をあけて複数形成されている。図示の例において、暖機連通口９６は、大径孔がケース周方向に２つ並び、大径孔よりも小さい小径孔がケース周方向に２つ並んでいる。
空調連通口９７は、ケース周方向を長軸方向とする長円形状に形成されている。

図３に示すように、上述したラジエータポート４１（ラジエータ流出口４１ｂ）内には、シール機構１００が設けられている。シール機構１００は、摺動リング１０１と、付勢部材１０２と、シールリング１０３と、ホルダ１０４と、を有している。
図４に示すように、摺動リング１０１は、ラジエータ流出口４１ｂ内に挿入されている。ケース径方向において、摺動リング１０１の内側端面は、弁筒部８２の外周面に摺動可能に接触している。なお、本実施形態において、摺動リング１０１の内側端面は、弁筒部８２の曲率半径に倣って形成された湾曲面とされている。

シールリング１０３は、摺動リング１０１に外嵌されている。シールリング１０３の外周面は、ラジエータ流出口４１ｂの内周面に摺動可能に密接している。
付勢部材１０２は、摺動リング１０１のケース径方向における外側端面と、ラジエータジョイント４２と、の間に介在している。付勢部材１０２は、摺動リング１０１をケース径方向の内側に向けて（弁筒部８２に向けて）付勢している。
ホルダ１０４は、ケース径方向におけるシールリング１０３の外側であって、シールリング１０３の外周面と、ラジエータ流出口４１ｂの内周面と、の間に配置されている。ホルダ１０４は、シールリング１０３のケース径方向における外側への移動を規制する。

なお、図３に示すように、上述した暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａ内にも、ラジエータ流出口４１ｂ内に設けられたシール機構１００と同様の構成からなるシール機構１００が設けられている。本実施形態では、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａ内に設けられたシール機構１００は、ラジエータ流出口４１ｂ内に設けられたシール機構１００と同様の符号を付して説明を省略する。

＜制御装置＞
図１に示すように、本実施形態の冷却システム１は、制御装置１０００によって制御バルブ８（ロータ２２）の動作を制御することで、流通路９１内と各流出口４１ｂ，５６ａ，６６ａとの連通及び遮断が切り替えられる。なお、以下の説明では、各流出口４１ｂ，５６ａ，６６ａや各連通口９５〜９７を区別する必要がない場合は、符号を付さずに単に流出口、連通口という場合がある。

制御バルブ８には、制御装置１０００から制御信号１１００が入力される。制御信号１１００は、制御バルブ８の動作を制御するための信号である。制御バルブ８は、制御装置１０００から入力された制御信号１１００に従って各流出口の開度（流出口における連通口との連通面積）を変更する。流出口の開度は、流出口の開口面積の上限（最大開口面積）に対する開口の度合いを表す。流出口の開度は、最大開口面積を１００％とした場合の開口面積の割合（百分率）で表してもよい。

制御装置１０００には、冷却水の水温を示す冷却水温信号１１１０が入力される。冷却水の水温は、メイン流路１０上であって冷却水がエンジン２を通過した場所に設けられた水温センサ（図示せず）によって計測される。冷却水温信号１１１０は、水温センサが計測した冷却水の水温を示す。

制御装置１０００には、エンジン２のエンジン運転状態を示すエンジン運転状態信号１１２０が入力される。エンジン運転状態信号１１２０としては、エンジン２の回転速度を示す信号やエンジン２の負荷を示す信号、エンジン２のスロットル開度を示す信号及びエンジン２の吸気温度を示す信号等がある。

図６は、制御装置１０００のブロック図である。
図６に示される制御装置１０００は、開度スケジュールデータ格納部１００１と、開度制御部１００２と、規定値設定部１００３と、を備える。

開度スケジュールデータ格納部１００１は、開度スケジュールを示す開度スケジュールデータを格納する。開度スケジュールは、制御バルブ８のラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａの開度のスケジュールである。開度スケジュールは、制御バルブ８のラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａの開度を定めたモードとして、少なくともヒータカットモードとヒータ通水モードと全閉モードと切替モードとを備える。

ヒータカットモードは、空調流出口６６ａを閉じた状態でラジエータ流出口４１ｂを開けるモードである。ヒータ通水モードは、空調流出口６６ａを開けた状態でラジエータ流出口４１ｂを開けるモードである。全閉モードは、暖機流出口５６ａとラジエータ流出口４１ｂと空調流出口６６ａとを全て閉じるモードである。切替モードは、ラジエータ流出口４１ｂ及び暖機流出口５６ａを開けた状態で、空調流出口６６ａの開閉を切り替えるモードである。

図７を参照して開度スケジュールの一例を説明する。図７は、開度スケジュールの一例を示す図である。
図７の横軸は制御バルブ８の動作範囲を示す。図７の縦軸は、各流出口の開度（０％から１００％まで）を示す。図７の（ａ）には、暖機流出口５６ａの開度が示されている。図７の（ｂ）には、空調流出口６６ａの開度が示されている。図７の（ｃ）には、ラジエータ流出口４１ｂの開度が示されている。

制御バルブ８の動作範囲は、９個の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉに区分されている。図７中の隣り合う領域間では、相互に領域を移行できる。本実施形態のロータ２２は、回転センサによってモータの回転量を検出することで、正転方向及び逆転方向の双方向に３６０°回転可能に構成されている。

全閉モードは領域Ａのみで構成される。領域Ａでは、暖機流出口５６ａと空調流出口６６ａとラジエータ流出口４１ｂとの全ての開度が０％になる。
ヒータ通水モードは、４個の領域Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅから構成される。領域Ｂでは、暖機流出口５６ａとラジエータ流出口４１ｂの開度が０％のままで、空調流出口６６ａの開度が０％から１００％までの範囲で変化する。領域Ｃでは、ラジエータ流出口４１ｂの開度が０％且つ空調流出口６６ａの開度が１００％のままで、暖機流出口５６ａの開度が０％から１００％までの範囲で変化する。領域Ｄでは、空調流出口６６ａの開度が１００％のままで、暖機流出口５６ａの開度が１００％から０％までの範囲で変化し、ラジエータ流出口４１ｂの開度が０％から約８０％までの範囲で変化する。領域Ｅでは、空調流出口６６ａの開度が１００％のままで、暖機流出口５６ａの開度が０％から１００％までの範囲で変化し、ラジエータ流出口４１ｂの開度が約８０％から１００％までの範囲で変化する。

切替モードは、領域Ｉのみで構成される。領域Ｉでは、暖機流出口５６ａとラジエータ流出口４１ｂの開度が１００％のままで、空調流出口６６ａの開度が１００％から０％までの範囲で変化する。

ヒータカットモードは、３個の領域Ｈ，Ｇ，Ｆから構成される。領域Ｈでは、空調流出口６６ａの開度が０％のままで、暖機流出口５６ａの開度が１００％から０％までの範囲で変化し、ラジエータ流出口４１ｂの開度が１００％から約８０％までの範囲で変化する。領域Ｇでは、空調流出口６６ａの開度が０％のままで、暖機流出口５６ａの開度が０％から１００％までの範囲で変化し、ラジエータ流出口４１ｂの開度が約８０％から０％までの範囲で変化する。領域Ｆでは、空調流出口６６ａとラジエータ流出口４１ｂの開度が０％のままで、暖機流出口５６ａの開度が１００％から０％までの範囲で変化する。

説明を図６に戻す。
開度制御部１００２は、開度スケジュールデータ格納部１００１に格納されている開度スケジュールデータが示す開度スケジュールを使用して、制御バルブ８のラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａの開度を制御する。開度制御部１００２は、制御バルブ８のラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａの開度を指示する制御信号１１００を生成する。制御信号１１００が制御装置１０００から制御バルブ８に入力されることによって、制御バルブ８のラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａの開度が制御される。

開度制御部１００２は、冷却水の水温（冷却水温）の規定値と、冷却水温信号１１１０が示す冷却水温と、に基づいて、ヒータカットモード（第２位置）とヒータ通水モード（第１位置）との切替を、全閉モード（第４位置）を経由して行うか又は切替モード（第３位置）を経由して行うかを判断する。

規定値設定部１００３は、冷却水温の規定値を設定する。冷却水温の規定値は、任意に設定できるようにしてもよく、又は、固定的に設定されるようにしてもよい。本実施形態の一例として、規定値設定部１００３は、冷却水温の規定値の候補として複数個の候補値を保持する。冷却水温の規定値の候補値として、例えば、８５℃、９０℃及び９５℃の３個の候補値を使用する。各候補値には、当該候補値を適用するエンジン運転状態を定めておく。規定値設定部１００３は、各候補値が適用されるエンジン運転状態を示すデータを保持する。規定値設定部１００３は、エンジン運転状態信号１１２０が示すエンジン運転状態に対応する候補値を冷却水温の規定値の設定値として保持する。規定値設定部１００３は、エンジン運転状態信号１１２０が示すエンジン運転状態の変化に応じて、冷却水温の規定値に設定する候補値を変更する。

制御装置１０００は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、又は、ＥＣＵ（Engine Control Unit：エンジンコントロールユニット及びメモリ等により構成され、図６の各部の機能を実現するためのコンピュータプログラムをＥＣＵが実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

このように、本実施形態の制御バルブ８は、図５、図７に示すように、上述した開度スケジュールを満足させるように、各流出口と、各流出口に対応する連通口と、の位置が設定されている。この場合、例えば領域Ｉの切替モードにおいて、ラジエータ流出口４１ｂ及び流通路９１間、暖機流出口５６ａ及び流通路９１間、並びに空調流出口６６ａ及び流通路９１間がそれぞれ連通するように弁筒部８２の各連通口が設定されている。特に、本実施形態では、切替モードにおいて、ロータ２２の回転により空調流出口６６ａの開度が変化する一方で、ラジエータ流出口４１ｂがラジエータ連通口９５の全てに重なり、暖機流出口５６ａが暖機連通口９６の全てに重なっている（開度が１００％）。
但し、ラジエータ流出口４１ｂ及び暖機流出口５６ａは、切替モードにおいて、少なくともラジエータ流出口４１ｂが流通路９１に連通していればよい。また、ラジエータ流出口４１ｂ及び暖機流出口５６ａは、切替モードにおいて、全開状態である必要はなく、少なくとも一部が流通路９１に連通していればよい。

本実施形態の制御バルブ８は、領域Ａの全閉モードにおいて、ラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａの全ての流出口と、流通路９１と、の連通が遮断されるように弁筒部８２の各連通口が設定されている。

［制御バルブの動作方法］
次に、上述した制御バルブ８の動作方法を説明する。
図１に示すように、メイン流路１０において、ウォータポンプ３により送出される冷却水は、エンジン２で熱交換された後、制御バルブ８に向けて流通する。図４に示すように、メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却水は、流入口３７ａを通してケーシング２１内の接続流路９２内に流入する。

接続流路９２内に流入した冷却水のうち、一部の冷却水はＥＧＲ流出口５１内に流入する。ＥＧＲ流出口５１内に流入した冷却水は、ＥＧＲジョイント５２を通ってＥＧＲ流路１４内に供給される。ＥＧＲ流路１４内に供給された冷却水は、ＥＧＲクーラ７において、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換が行われた後、メイン流路１０に戻される。

一方、接続流路９２内に流入した冷却水のうち、ＥＧＲ流出口５１内に流入しなかった冷却水は、ケース軸方向の第２側から流通路９１内に流入する。流通路９１内に流入した冷却水は、流通路９１内をケース軸方向に流通する過程で各流出口に分配される。すなわち、流通路９１内に流入する冷却水は、各流出口のうち連通口に連通している流出口を通して各流路１１〜１３に分配される。

制御バルブ８において、流出口と連通口との開度スケジュールを切り替えるには、ロータ２２を軸線Ｏ１回りに回転させる。これにより、ロータ２２の回転位置に応じて流出口と連通口との連通及び遮断が切り替えられる。

［制御バルブの制御方法］
図８を参照して制御バルブ８の制御方法を説明する。図８は、制御バルブ８の制御方法の一例を示すフローチャートである。ここでは、開度スケジュールとして、図７に示される開度スケジュールを例にして制御バルブ８の制御方法を説明する。

（ステップＳ１） 制御装置１０００は暖房要求の有無を判断する。暖房要求の有無を示す信号は、冷却システム１が搭載された車両の操作部（図示せず）から制御装置１０００に入力される。暖房要求がある場合にはステップＳ２に進み、そうではない場合にはステップＳ９に進む。

（ステップＳ２） 開度制御部１００２は、ヒータ通水モードを選択する。

（ステップＳ３） 開度制御部１００２は、図７に示される開度スケジュールの５個の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの範囲内で制御バルブ８のラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａの開度を変更し、冷却水温を所定の範囲内に収める制御を行う。なお、図８の例では、ヒータ通水モードを選択した場合、ヒータ通水モードと全閉モードを使用している。

（ステップＳ４） 制御装置１０００は暖房要求の有無を判断する。暖房要求がある場合にはステップＳ３に戻り、そうではない場合にはステップＳ５に進む。

（ステップＳ５） 規定値設定部１００３は、エンジン運転状態信号１１２０が示すエンジン運転状態に対応する冷却水温の規定値を設定する。

（ステップＳ６） 開度制御部１００２は、冷却水温の規定値と、冷却水温信号１１１０が示す冷却水温と、を比較する。この比較の結果、冷却水温信号１１１０が示す冷却水温が規定値以下である場合にはステップＳ７に進み、そうではない場合にはステップＳ８に進む。

（ステップＳ７） 開度制御部１００２は、ヒータ通水モードの領域Ｂから全閉モードの領域Ａを経由してヒータカットモードの領域Ｆへの移行を行う。領域Ａを経由する場合、ロータ２２が例えば正転方向に回転することで、ラジエータ連通口９５がラジエータ流出口４１ｂを通過せず、また暖機連通口９６が暖機流出口５６ａを通過せずに空調流出口６６ａと空調連通口９７との連通が遮断される。したがって、ヒータ通水モードからヒータカットモードへ移行する途中で、一旦、暖機流出口５６ａとラジエータ流出口４１ｂと空調流出口６６ａとが全て閉じられる。このように、冷却水温信号１１１０が示す冷却水温が規定値以下である場合には、冷却水をラジエータ４に通水しないことにより、冷却水の温度低下を回避してエンジン２の燃費の低下を抑制する効果が得られる。

（ステップＳ８） 開度制御部１００２は、ヒータ通水モードの領域Ｅから切替モードの領域Ｉを経由してヒータカットモードの領域Ｈへの移行を行う。領域Ｉを経由する場合、ロータ２２が例えば逆転方向に回転することで、ラジエータ連通口９５を通じてラジエータ流出口４１ｂが流通路９１に連通し、また暖機連通口９６を通じて暖機流出口５６ａが流通路９１に連通した状態で、空調流出口６６ａと空調連通口９７との連通が遮断される。したがって、ヒータ通水モードからヒータカットモードへ移行する途中で、暖機流出口５６ａとラジエータ流出口４１ｂの開度が１００％のままで、空調流出口６６ａの開度が１００％から０％へ変更される。このように、冷却水温信号１１１０が示す冷却水温が規定値を超過である場合には、冷却水をラジエータ４に通水することにより冷却水の沸騰を抑制しながら、迅速に、ヒータ通水モードからヒータカットモードへ移行することができる。

（ステップＳ９） 開度制御部１００２は、ヒータカットモードを選択する。

（ステップＳ１０） 開度制御部１００２は、図７に示される開度スケジュールの４個の領域Ａ，Ｆ，Ｇ，Ｈの範囲内で制御バルブ８のラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａの開度を変更し、冷却水温を所定の範囲内に収める制御を行う。なお、図８の例では、ヒータカットモードを選択した場合、ヒータカットモードと全閉モードを使用している。

（ステップＳ１１） 制御装置１０００は暖房要求の有無を判断する。暖房要求がある場合にはステップＳ１２に進み、そうではない場合にはステップＳ１０に戻る。

（ステップＳ１２） 規定値設定部１００３は、エンジン運転状態信号１１２０が示すエンジン運転状態に対応する冷却水温の規定値を設定する。

（ステップＳ１３） 開度制御部１００２は、冷却水温の規定値と、冷却水温信号１１１０が示す冷却水温とを比較する。この比較の結果、冷却水温信号１１１０が示す冷却水温が規定値以下である場合にはステップＳ１４に進み、そうではない場合にはステップＳ１５に進む。

（ステップＳ１４） 開度制御部１００２は、ヒータカットモードの領域Ｆから全閉モードの領域Ａを経由してヒータ通水モードの領域Ｂへの移行を行う。したがって、ヒータカットモードからヒータ通水モードへ移行する途中で、一旦、暖機流出口５６ａとラジエータ流出口４１ｂと空調流出口６６ａとが全て閉じられる。このように、冷却水温信号１１１０が示す冷却水温が規定値以下である場合には、冷却水をラジエータ４に通水しないことにより、冷却水の温度低下を回避してエンジン２の燃費の低下を防止する効果が得られる。

（ステップＳ１５） 開度制御部１００２は、ヒータカットモードの領域Ｈから切替モードの領域Ｉを経由してヒータ通水モードの領域Ｅへの移行を行う。したがって、ヒータカットモードからヒータ通水モードへ移行する途中で、暖機流出口５６ａとラジエータ流出口４１ｂの開度が１００％のままで、空調流出口６６ａの開度が０％から１００％へ変更される。このように、冷却水温信号１１１０が示す冷却水温が規定値を超過である場合には、冷却水をラジエータ４に通水することにより冷却水の沸騰を防ぎながら、迅速に、ヒータカットモードからヒータ通水モードへ移行することができる。これにより、冷却水温が規定値を超過の場合に利用者が暖房を要求する操作を行っても、迅速に、ヒータコアにより暖房を開始することができるので、利用者の便宜の向上に貢献できる。

このように、本実施形態では、切替モードにおいて、ラジエータ流出口４１ｂと流通路９１とが連通するとともに、空調流出口６６ａと流通路９１とが連通するように弁筒部８２の各連通口９５，９７が設定されている構成とした。
この構成によれば、ヒータ通水モードとヒータカットモードとの間を移行する際に、ラジエータ４に冷却水を流通させることができる。これにより、冷却水温が規定値よりも高い場合に、冷却水の沸騰を抑制しながら、迅速にヒータ通水モードとヒータカットモードとの切替を行うことができる。これにより、ヒータカットモードとヒータ通水モードとの切替にかかる時間を短縮することができる。

本実施形態では、全閉モードにおいて、ラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａの全ての流出口と、流通路９１と、の連通が遮断されるように弁筒部８２の各連通口９５〜９７が設定されている構成とした。
この構成によれば、ヒータ通水モードとヒータカットモードとの間を移行する際に、ラジエータ４に冷却水を流通させないようにすることができる。これにより、冷却水温が規定値以下である場合に、冷却水の温度低下を回避できるので、エンジン２の高水温制御を維持し易くなり、エンジン２の燃費の低下を抑制できる。
しかも、本実施形態では、ヒータ通水モードとヒータカットモードの移行時において、ロータ２２の正逆回転を切り替えることで、全閉モード及び切替モードを選択できる。これにより、全閉モード及び切替モードの何れかのみを通過させてヒータ通水モードとヒータカットモードとの切替を行うことができる。

本実施形態では、切替モードにおいて、暖機流出口５６ａと流通路９１とが連通するとともに、空調流出口６６ａと流通路９１とが連通するように、弁筒部８２の各連通口９６，９７が設定されている構成とした。
この構成によれば、ラジエータ流出口４１ｂに加えて暖機流出口５６ａが流通路９１に連通する。そのため、切替モードにおいて、ヒートエクスチェンジャ５をオイルウォーマとして利用することで、冷却水の温度を低下させることができる。これにより、ヒータカットモードとヒータ通水モードとの切替にかかる時間を短縮することができる。

本実施形態では、ラジエータ流出口４１ｂ及び暖機流出口５６ａが、切替モードにおいて、全開状態である構成とした。
この構成によれば、ラジエータ４やヒートエクスチェンジャ５に多くの冷却水を流通させることができる。これにより、冷却水の温度を速やかに低下させることができる。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、上述した実施形態では、制御バルブ８がエンジン２の冷却システム１に搭載された構成について説明したが、この構成のみに限らず、その他のシステムに搭載しても構わない。
上述した実施形態では、制御バルブ８に流入した冷却水を、ラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４に分配する構成について説明したが、この構成のみに限られない。制御バルブ８は、制御バルブ８内に流入する冷却水を少なくともラジエータ流路１１及び暖機流路１２に分配する構成であれば構わない。
上述した実施形態では、ラジエータ流出口４１ｂ及び空調流出口６６ａを長孔に形成した場合について説明したが、この構成のみに限られない。すなわち、切替モードにおいて、ラジエータ流出口４１ｂが流通路９１に連通し、空調流出口６６ａが流通路９１に連通していれば各流出口の形状やレイアウト等は適宜変更が可能である。

上述した実施形態では、例えば流入口、各連通口及び各流出口が弁筒部８２及びケーシング２１をそれぞれケース径方向に貫通している構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば各連通口及び各流出口は、弁筒部８２及びケーシング２１をそれぞれケース軸方向に貫通していても構わない。

上述した実施形態では、本発明に係る弁（ロータ２２）が軸線Ｏ１回りに回転する構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば、弁はケース軸方向に移動する構成であってもよい。

上述した実施形態では、ロータ２２（弁筒部８２）及びケーシング２１（周壁部３１）をそれぞれ円筒状（ケース軸方向の全体に亘って一様な径）に形成した場合について説明したが、この構成に限られない。すなわち、弁筒部８２が周壁部３１内を回転可能な構成であれば、弁筒部８２の外径及び周壁部３１の内径をケース軸方向で変化させてもよい。この場合、弁筒部８２及び周壁部３１は、例えば球状（ケース軸方向の中央部から両端部に向かうに従い径が縮小する形状）や、鞍型（ケース軸方向の中央部から両端部に向かうに従い径が拡大する形状）や、球状や鞍型がケース軸方向に複数連なった形状等の三次曲面を有する形状や、テーパ状（ケース軸方向の第１側から第２側にかけて漸次径が変化する形状）や、階段状（ケース軸方向の第１側から第２側にかけて段々と径が変化する形状）等、種々の形状を採用することが可能である。

上述した実施形態では、本発明に係るロータ２２として、軸方向の両側に開口部を有する弁筒部８２を例にして説明したが、この構成のみに限られない。ロータ２２は、ケーシング２１内で回転可能とされ、かつ内外を連通させる弁孔が形成された構成であれば、ケース軸方向の少なくとも一方が閉塞された中空回転体としてもよい。この場合、中空回転体は、球状や半球状等を採用することが可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。

４…ラジエータ（第１熱交換器）
５…ヒートエクスチェンジャ（第２熱交換器）
６…ヒータコア
８…制御バルブ
２１…ケーシング
２２…ロータ（弁）
４１ｂ…ラジエータ流出口（第２流出口）
５６ａ…暖機流出口（第３流出口）
６６ａ…空調流出口（第１流出口）
９５…ラジエータ連通口（第２連通口）
９６…暖機連通口（第３連通口）
９７…空調連通口（第１連通口）

Claims (4)

1. 流体が流入する流入口、空調装置のヒータコアに流体を流出させる第１流出口、及び流体を冷却する第１熱交換器に流体を流出させる第２流出口を少なくとも有するケーシングと、
   前記ケーシング内で移動可能に収容され、前記第１流出口及び前記第２流出口を通じた前記ケーシングの内外の連通及び遮断を切り替える弁と、を備え、
   前記弁には、前記第１流出口に連通可能な第１連通口及び前記第２流出口に連通可能な第２連通口が形成され、
   前記弁は、
   前記第１連通口を通じて前記第１流出口と前記ケーシング内とが連通する第１位置と、
   前記第１連通口を通じた前記第１流出口と前記ケーシング内との連通が遮断される第２位置と、
   前記弁が前記第１位置と前記第２位置との間を移行する過程で、前記第１流出口における前記第１連通口との連通面積が変化する第３位置と、に移動可能に構成され、
   前記第３位置では、前記第２連通口を通じて前記第２流出口と前記ケーシング内とが連通する制御バルブ。
2. 前記ケーシングは、筒状に形成され、
   前記弁は、前記ケーシングと同軸に配置された筒状に形成されるとともに、前記ケーシングの軸方向に延びる軸線回りに回転可能に構成され、
   前記弁は、前記第１位置から前記第２位置に移行する過程で、回転方向の一方に回転した際に前記第３位置を通過し、前記回転方向の他方に回転した際に前記第１流出口における前記第１連通口との連通面積が変化する第４位置を通過し、
   前記第４位置では、前記第２連通口を通じた前記第２流出口と前記ケーシング内との連通が遮断される請求項１に記載の制御バルブ。
3. 前記ケーシングには、第２熱交換器に流体を流出させる第３流出口が形成され、
   前記弁には、前記第３流出口に連通可能な第３連通口が形成され、
   前記第３位置において、前記第３連通口を通じて前記第３流出口と前記ケーシング内とが連通する請求項１又は請求項２に記載の制御バルブ。
4. 前記第２流出口及び前記第２連通口は、前記第３位置において全開状態である請求項１から請求項３の何れか１項に記載の制御バルブ。

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