JP2013011225A - 流量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原動機の冷却回路を流れる冷却水の流量制御機構として、ポペット弁部とロータリ弁部とを直列的に配置して両弁部の利点を相乗的に活用するようにし、小型・軽量化、低コスト化等の厳しい要求に応える流量制御装置３を提供することにある。
【解決手段】原動機の冷却回路に配設される弁体収納室２４、２５に弁体３０、３１を設け、この弁体３０、３１をモータ１３により駆動（回転方向変位）することにより、弁体３０、３１を、軸方向にも変位させる方向変換手段（カム溝３０ｇ、３１ｇおよびピン部材３２、３３）を設けて、弁体３０、３１の軸方向変位によりポペット弁部としての機能、弁体３０、３１の回転方向変位によりロータリ弁部としての機能を得る。これにより、両弁部の特質を活用して装置全体の小型・軽量化、低コスト化を図ることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、主として自動車に搭載される内燃機関のごとき原動機の冷却回路に配置され、この冷却回路を流通させる冷却媒体の流量を制御する流量制御装置に関する。

(従来の技術）
自動車の内燃機関（以下、エンジンという。）は、冷却水を冷却媒体とする水冷式のエンジンが汎用されており、その冷却水を循環させる冷却装置（冷却回路）には、種々な構成のものが実用に供されているものの、自動車の高性能化に伴い、エンジンの運転状況に応じてエンジンの冷却効率を高精度に制御可能なタイプが主流となっている。
その代表例として、特許文献１に示されているような冷却装置で、エンジンの冷却回路を、シリンダヘッド側のウォータジャケットと、シリンダブロック側のウォータジャケットとの２系統の冷却水通路で構成すると共に、各系統の冷却水通路において、ラジエータを通過するラジエータ流量と、ラジエータを迂回してバイパス通路を通過するバイパス流量とをエンジンの運転状態に応じて調節して冷却水温度を最適化しようとするものである。

そして、上記冷却装置においては、２系統の各冷却水通路に、流量制御装置を備えており、この流量制御装置には、駆動源としてＤＣモータを用い、その回転をネジスプライン機構により円錐型弁体のストローク（軸方向変位）に変換して流量制御するポペット弁式のバルブ機構や、駆動源としてステップモータを用い、回転型弁体を回転方向に変位させて流量制御するロータリ弁式のバルブ機構が採用されている。

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記流量制御装置のバルブ機構は、いずれも単一駆動源で単一バルブを駆動する基本的考え方に基づいているので、各冷却水通路における３方向制御を、同一の駆動源で実現するためには弁体とこの弁体で開閉する３方向の通路との関係に自ずと制約が生じ、高精度の流量制御にはそもそも不向きである。
まして、２系統の冷却水通路では、２セットの流量制御装置を必要とし、エンジン周りの狭い空間での搭載もますます厳しくなってきている。

加えて、バルブ機構の個々の弁方式自体にも、次のごとき問題を抱えている。
ポペット弁式のものは、所望の制御ストロークを稼ぐために必然的に軸方向長さが長くなり、搭載面でかなりの制約を受けることになる。
また、ロータリ弁式のものは、弁体の外周面と弁体支持側の内周面との水密シールが、両者間を摺接させる関係で隙間によるシールいわゆるクリアランスシールを採用することになるが、隙間からの漏水のために冷却水漏れを極小化することができず、エンジン運転効率の低下や暖機時間の伸長を招来することになる。もっとも、冷却水漏れの極小化を図るべく、ゴムや樹脂でロータリ弁部を押し付ける対策も考えられているが、駆動トルクが増大し、駆動源としてのモータ等に体格の大きなものを必要とし、搭載面やコスト面で問題がある。

特開昭６２−２４７１１２号公報

上記の諸問題は、とりわけ、自動車に搭載する機器への小型・軽量化、低コスト化等の諸要求がますます厳しさを増す現情勢下においては致命的であり、小型・軽量化、低コスト化等の厳しい諸要求に即応した解決策が切望されている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ポペット弁機能とロータリ弁機能との両機能をその特質が相乗するように活用して、小型・軽量化、低コスト化等の厳しい諸要求に応え、原動機の冷却装置に好適な流量制御装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用する流量制御装置によれば、原動機（例えばエンジン）の冷却回路に接続され、冷却媒体（例えば冷却水）を入出力する第１のポートおよび第２のポートを有するハウジングの弁体収納室に、第１、第２のポートの連通を断続する弁体を、軸方向変位と回転方向変位とが可能なように収納している。そして、弁体を軸方向または回転方向のいずれか一方向に駆動する駆動源と、弁体が駆動源にて一方向に駆動されることにより、弁体を軸方向または回転方向のいずれか他方向に変位させる方向変換手段とを備え、弁体の軸方向の一端面と第１のポートとで第１の流量制御部を構成するとともに、弁体の円周方向の周面と第２のポートとで第２の流量制御部を構成するようにし、弁体の軸方向変位により第１の流量制御部を開閉制御し、弁体の回転方向変位により第２の流量制御部を開閉制御することを特徴としている。

これにより、第１の流量制御部をポペット弁機能、第２の流量制御部をロータリ弁機能としてそれぞれ活用して、各弁機能の特質を活かした流量制御を実現することができ、しかも１つの駆動源によって両弁機能を働かせることができるため、流量制御装置を小型・軽量・安価なものとすることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用する流量制御装置によれば、原動機の冷却回路に接続され、冷却媒体を入出力する第１のポートおよび第２のポートを有するハウジングの弁体収納室に、第１、第２のポートの連通を断続する弁体を、軸方向変位と回転方向変位とが可能なように収納する点では、請求項１の手段と同様であるが、駆動源として、弁体を回転方向に駆動するものとし、方向変換手段として、弁体が駆動源にて回転方向に駆動されることにより弁体を軸方向に変位させる手段を用いている。そして、弁体の軸方向の一端面と第１のポートとで第１の流量制御部を構成するとともに、弁体の円周方向の周面と第２のポートとで第２の流量制御部を構成するようにし、弁体の軸方向変位により第１の流量制御部を開閉制御し、弁体の回転方向変位により第２の流量制御部を開閉制御することを特徴としている。

このような構成により、駆動源としてモータを用い、請求項１の手段と同様な効果を得ることができる。また、駆動源としてモータを用いることで、各冷却系統にバルブ機構を配設する２系統冷却の場合にも、同一のモータで２つのバルブ機構を駆動することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用する流量制御装置によれば、弁体が駆動源により駆動されると、第１の流量制御部が開口した後、第２の流量制御部が開口することを特徴としている。
このような構成により、第１の流量制御部、つまりシール性能の高いポペット弁の特質を最大限に活用して冷却回路の完全遮断状態を実現することができるため、例えばエンジン暖機時の漏れ流量の極小化が可能となる。かくして、エンジン暖機時間を短縮できるとともに、エンジンの本体の温度を高く維持することができ、効率の良い運転に資すること大である。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段を採用する流量制御装置によれば、第１の流量制御部は、弁体の一端面と、この一端面が軸方向から当接する弁体収納室の受け面とにより面シールが形成されており、第２の流量制御部は、弁体の周面と、この周面が摺接する弁体収納室の周面との間の隙間によりクリアランスシールが形成されていることを特徴としている。
このような構成により、第１の流量制御部のポペット弁部で必要なシールを確保し、第２の流量制御部のロータリ弁部のシールを簡便なクリアランスシールにできるため、ロータリ弁部の回転駆動トルクを軽減できて駆動源の小型化に一層貢献することができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５の手段を採用する流量制御装置によれば、弁体は、その内部で相互に連通し、弁体の周面側にそれぞれ開口する第１開口部および第２の開口部を有しており、第１開口部は、弁体が開弁位置まで軸方向変位したときに第１のポートと連通し、第２開口部は、弁体が所定量だけ回転方向変位したときに第２のポートと連通することを特徴としている。
かかる構成に従えば、１つの弁体でポペット弁機能とロータリ弁機能との２つの機能を得ることができ、しかも弁体自体を、製作容易な円筒体で構成することができる。

〔請求項６の手段〕
請求項６の手段を採用する流量制御装置によれば、方向変換手段は、弁体収納室および弁体に設けられ、相互に係合するピン部材およびカム溝で構成されていることを特徴としている。
かかる構成に従えば、ピン部材とカム溝との簡単な構造で、単一の駆動源によってポペット弁部とロータリ弁部との２つの弁部を効率的に制御できる。

〔請求項７の手段〕
請求項７の手段を採用する流量制御装置によれば、弁体収納室には、弁体を一端面側へ付勢する付勢手段が設けられており、方向変換手段は、弁体が第１の流量制御部の閉弁位置にあるときに、ピン部材とカム溝との軸方向の拘束を解除することを特徴としている。
かかる構成に従えば、第１の流量制御部の閉弁時には、付勢手段の付勢力をポペット弁部のシール力として活用することができる。また、上記の軸方向の拘束の解除により、弁体の閉弁位置の位置決めを自動的に行なうことができ、駆動源として精密制御を要しない簡素なものを用いることができる。

〔請求項８の手段〕
請求項８の手段を採用する流量制御装置によれば、第１のポートは、冷却回路の冷却媒体供給側に接続されており、弁体の一端面側と他端面側とを連通する圧力調整通路が設けられていることを特徴としている。
このような構成により、冷却媒体の圧力を弁体の他端面側から一端面側への押圧力、つまりシール力として活用することができる。

〔請求項９の手段〕
請求項９の手段を採用する流量制御装置によれば、弁体は、一端側の受圧面積が、他端側の受圧面積よりも小さく設定されていることを特徴としている。
これにより、請求項８の手段によるシール力を一層高めることができる。

〔請求項１０の手段〕
請求項１０の手段を採用する流量制御装置によれば、カム溝は、圧力調整通路の一部を兼用していることを特徴としている。
このような構成により、構造を一層コンパクトにすることができる。

本発明の流量制御装置を適用した水冷式エンジン冷却装置の全体構成を模式的に示す系統図である。 本発明の流量制御装置の全体構成を分解して模式的に示す斜視図である（実施例１）。 図１における主要部の単体構造を拡大して示す斜視図である。 本発明の流量制御装置の作動説明に供するバルブ部の模式的横断面図である。 本発明の流量制御装置の作動説明に供するバルブ部の模式的縦断面図である。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

［実施例１］
本実施例は、自動車に搭載されている水冷式エンジンの冷却装置に本発明の流量制御装置を適用した例を示すもので、まず、図１に基づいてエンジンの冷却回路の全体構成を説明する。

水冷式のエンジン１は、冷却媒体として冷却水を用いる原動機の一種であって、シリンダヘッド側のウォータジャケットを通る第１の冷却水通路１ａと、シリンダブロック側のウォータジャケットを通る第２の冷却水通路１ｂとの２系統の冷却水通路を有している。
この冷却水通路１ａ、１ｂは、一端が、ウォータポンプ２の吐出側から分岐しており、他端が、流量制御装置３を経由して、それぞれラジエータ通路４と第１、第２のバイパス路５、６からなるバイパス通路７とに分岐したのち、ウォータポンプ２の吸入側で再び合流する、という閉ループになっている。この閉ループの冷却水通路によって、エンジン１の冷却回路８が構築されている。
よって、エンジン１にてウォータポンプ２が駆動されることにより、冷却回路８を冷却水が循環してエンジン１を冷却する。

流量制御装置３は、２系統の冷却水流量を制御するもので、実質的に２個のバルブ１０、１１からなるバルブ機構１２と、このバルブ１０、１１を駆動する駆動源であるモータ１３と、エンジン１の運転状況に応じてモータ１３を通電制御する指令装置１４とを基本構成とするもので、特に、本発明の主要部をなすバルブ機構１２の具体的構成等については後で詳述する。
バルブ１０、１１は、３方向弁の機能を有しており、第１通路１０ａ、１１ａがそれぞれ第１、第２の冷却水通路１ａ、１ｂに接続され、第２通路１０ｂ、１１ｂがバイパス通路７のそれぞれ第１、第２のバイパス路５、６に接続され、第３通路１０ｃ、１１ｃが合流してラジエータ通路４に接続されている。
かくして、流量制御装置３は、指令装置１４からの指令に基づいてエンジン１の冷却回路８を循環する冷却水の流量を適切に制御する。

ラジエータ通路４には、自動車の前面に配置され、冷却水の放熱を司るラジエータ１５が設けられている。バイパス通路７には、第１、第２のバイパス路５、６にそれぞれ第１、第２の熱交換器１６、１７が設けられている。

次に、流量制御装置３の具体的な構成を、図２〜図５に基づいて説明する。なお、図２、図３および図５においては、便宜上、図示の上下関係をそのまま上、下と呼称する。
バルブ機構１２およびモータ１３は、概ね図２、図３に示す部品から構成されている。
流量制御装置３は、ハウジング２０を有し、このハウジング２０は、全体として円柱状を呈するバルブ本体２１と、円盤状の中蓋２２と、キャップ状の外蓋２３との３部品からなり、その中枢をなすバルブ本体２１には第１、第２の弁体収納室２４、２５が軸方向に並行して設けられている。また、バルブ本体２１の外周に形成された軸方向凹部２１ａには、駆動軸１３ａを有するモータ１３が取付けステー１３ｂ等によって取付け固定される。

弁体収納室２４、２５は、図５に示すように、底部２４ａ、２５ａを有する横断面円形の盲孔状を呈していて、その底部２４ａ、２５ａには第１通路１０ａ、１１ａをなす第１のポート２４ｂ、２５ｂが形成されている。
また、バルブ本体２１の外周面には、図４にも示すように、第２通路１０ｂ、１１ｂをなす連結管２６、２７および第３通路１０ｃ、１１ｃをなす連結管２８、２９が、対向するように突設されている。これらの連結管２６〜２９は、弁体収納室２４、２５の内周面に、第２のポート２４ｃ、２５ｃおよび第３のポート２４ｄ、２５ｄとしてそれぞれ開口している。
なお、弁体収納室２４、２５は、冷却水の入力側となる第１のポート２４ｂ、２５ｂと、冷却水の出力側となる第２のポート２４ｃ、２５ｃおよび第３のポート２４ｄ、２５ｄとを連通しているが、この連通を断続するための手段として、第１、第２の弁体３０、３１が弁体収納室２４、２５に収納される。

弁体３０、３１は、全体として２段の円筒状を呈するもので、下段側に小径部３０ａ、３１ａ、上段側に大径部３０ｂ、３１ｂをそれぞれ有しており、弁体収納室２４、２５に軸方向と回転方向の両方向に摺動（変位）可能に収納されるものである。弁体３０、３１は、小径部３０ａ、３１ａに底板部３０ｃ、３１ｃを有しており、この底板部３０ｃ、３１ｃの下端面（軸方向の一端面）が弁体収納室２４、２５の底部２４ａ、２５ａの上端面（受け面）に当接（着座）することにより、第１のポート２４ｂ、２５ｂが閉塞される。かくして、第１の流量制御部をなすポペット弁部Ｐが構成される。
なお、弁体３０、３１の小径部３０ａ、３１ａは、弁体収納室２４、２５の内径より小さい外径を有し、弁体収納室２４、２５に遊嵌されている。

また、弁体３０、３１の小径部３０ａ、３１ａには、外周面に開口する窓部（第１開口部）３０ｄ、３１ｄが設けられ、弁体３０、３１の大径部３０ｂ、３１ｂには、外周面に開口する窓部（第２開口部）３０ｅ、３１ｅが設けられている。小径部３０ａ、３１ａの窓部３０ｄ、３１ｄと大径部３０ｂ、３１ｂの窓部３０ｅ、３１ｅとは、弁体３０、３１自体の中央部に形成されている空洞部分で連通している。
そして、弁体３０、３１の大径部３０ｂ、３１ｂが弁体収納室２４、２５の内周面を摺接し、第２のポート２４ｃ、２５ｃおよび第３のポート２４ｄ、２５ｄを開閉する。これにより、第２の流量制御部をなすロータリ弁部Ｒが構成される。

弁体３０、３１の大径部３０ｂ、３１ｂの外周面には、軸方向に伸びる縦溝３０ｆ、３１ｆと、円周方向に伸びるカム溝３０ｇ、３１ｇが設けられている。縦溝３０ｆ、３１ｆは、圧力調整通路をなすもので、下端が小径部３０ａ、３１ａの外周側と連通し、上端がカム溝３０ｇ、３１ｇに連通している。また、カム溝３０ｇ、３１ｇの両端部分には、軸方向に真っ直ぐ伸びる一対の案内溝３０ｈ、３１ｈが設けられている。

カム溝３０ｇ、３１ｇに係合するピン部材３２、３３は、弁体収納室２４、２５の上端側（入口側）に設けられた取付け穴２４ｅ、２５ｅに固定されている。このピン部材３２、３３とカム溝３０ｇ、３１ｇとの係合により、弁体３０、３１が、回転初期には回動しながら軸方向に上昇し、その後円周方向のみに変位するように、カム溝３０ｇ、３１ｇのカムプロフィールが設定されている。かくして、カム溝３０ｇ、３１ｇとピン部材３２、３３とにより、方向変換手段が構成される。
なお、ピン部材３２、３３が案内溝３０ｈ、３１ｈに位置しているときは、ピン部材３２、３３に対して弁体３０、３１が軸方向に自由に動くことができるため、方向変換手段による軸方向の拘束が解除される。

駆動体３４、３５は、モータ１３の回転を弁体３０、３１に伝達するもので２段軸として構成されており、弁体３０、３１に嵌入される下段側の大径軸部３４ａ、３５ａと、バネ受け板３６、３７を摺動可能に支持する上段側の小径軸部３４ｂ、３５ｂとを有している。小径軸部３４ｂ、３５ｂの上端がセレーション３４ｃ、３５ｃになっている。
下段側の大径軸部３４ａ、３５ａは、キーＸとキー溝Ｙにより弁体３０、３１に回転不能に結合されるとともに、上段側の小径軸部３４ｂ、３５ｂには、固定のバネ受け３８、３９と軸方向に移動可能なバネ受け板３６、３７との間に、このバネ受け板３６、３７を大径軸部３４ａ、３５ａの上端面に押圧する圧縮タイプのバネ（付勢手段）４０、４１が設けられている。
バネ受け板３６、３７は、弁体収納室２４、２５の内径より若干小さい外径を有し、弁体収納室２４、２５の内周面を軸方向および回転方向の両方向に摺動（摺接）可能であり、外周部の一部には弁体３０、３１の案内溝３０ｈ、３１ｈに対応して切欠部３６ａ、３７ａが設けられている。

以上の弁体３０、３１から駆動体３４、３５までの各構成部品が、弁体収納室２４、２５内に順次収納され、中蓋２２がバルブ本体２１にネジ等の取付け手段によって取付け固定されることにより、ポペット弁部Ｐとロータリ弁部Ｒとの両機能をそれぞれ有する２個のバルブ１０、１１が完成する。

なお、駆動体３４、３５の小径軸部３４ｂ、３５ｂは、セレーション３４ｃ、３５ｃが中蓋２２の孔２２ａ、２２ｂを貫通して、セレーション３４ｃ、３５ｃが大歯車４２、４３に結合される。同様に、モータ１３の駆動軸１３ａも中蓋２２の孔２２ｃを貫通して、駆動軸１３ａが大歯車４２、４３と噛み合う小歯車４４に結合される。よって、モータ１３の回転は歯車４２〜４４からなる減速機構により減速されて駆動体３４、３５から弁体３０、３１に伝達される。
また、歯車４２〜４４からなる減速機構は、中蓋２２にネジ等の取付け手段によって取付け固定される外蓋２３内に収容され、防塵される。

上記構成の流量制御装置３において、その主要部をなすバルブ機構１２（２個のバルブ１０、１１）の特徴的な構成を以下に補足説明する。
初期設定状態においては、ピン部材３２、３３が案内溝３０ｈ、３１ｈに位置しており、方向変換手段による軸方向の拘束が解除されている。このため、弁体３０、３１は、バネ４０、４１の付勢力により、バネ受け板３６、３７を介して、小径部３０ａ、３１ａの底板部３０ｃ、３１ｃが弁体収納室２４、２５の底部２４ａ、２５ａに押圧されている。つまり、底板部３０ｃ、３１ｃの下端面（軸方向の一端面）が弁体収納室２４、２５の底部２４ａ、２５ａの上端面（受け面）に圧接状態で着座していて、第１のポート２４ｂ、２５ｂを閉塞している。この状態が、第１の流量制御部をなすポペット弁部Ｐの閉弁状態である。なお、本実施例では、閉弁の際、端面同士の平面シールによる水密構造となるが、上記の両端面を円錐面に形成しても良い。

一方このとき、弁体３０、３１の大径部３０ｂ、３１ｂは、第２のポート２４ｃ、２５ｃおよび第３のポート２４ｄ、２５ｄを閉塞しており、大径部３０ｂ、３１ｂの外周面と弁体収納室２４、２５の内周面との微小隙間により形成されるクリアランスシールによって水密構造となっている。よって、第２の流量制御部をなすロータリ弁部Ｒも閉弁状態になる。

そして、弁体３０、３１がモータ１３により駆動されて回動を開始すると、この回動初期においては、弁体３０、３１が、ピン部材３２、３３とカム溝３０ｇ、３１ｇとの係合によりカムプロフィールに従ってバネ４０、４１に抗して軸方向に上昇する。この軸方向変位により、小径部３０ａ、３１ａの底板部３０ｃ、３１ｃが弁体収納室２４、２５の底部２４ａ、２５ａから離座するが、大径部３０ｂ、３１ｂは、第２のポート２４ｃ、２５ｃおよび第３のポート２４ｄ、２５ｄを閉塞した状態を持続する。つまり、ポペット弁部Ｐは開弁するが、ロータリ弁部Ｒは閉弁状態のままである。
その後さらに弁体３０、３１が回動すると、大径部３０ｂ、３１ｂは、第２のポート２４ｃ、２５ｃおよび第３のポート２４ｄ、２５ｄを開口するようになり、ロータリ弁部Ｒが開弁する。以後、弁体３０、３１の回動に応じて、ロータリ弁部Ｒの開口面積を変化させることにより、第２のポート２４ｃ、２５ｃおよび第３のポート２４ｄ、２５ｄを通過する冷却水の流量を制御できる。

ポペット弁部Ｐが一旦開弁すると、第１のポート２４ｂ、２５ｂから弁体収納室２４、２５に流入した冷却水は、弁体３０、３１の縦溝３０ｆ、３１ｆ→カム溝３０ｇ、３１ｇ→案内溝３０ｈ、３１ｈ→バネ受け板３６、３７の切欠部３６ａ、３７ａからなる圧力調整通路を経由して、バネ受け板３６、３７の上面側に導かれ、その後閉弁しても、冷却水が封入されることになる。この封入された冷却水が作用するバネ受け板３６、３７の上面側の受圧面積は、弁体３０、３１の小径部３０ａ、３１ａ（底板部３０ｃ、３１ｃ）の下端面の受圧面積より十分大きい関係にあるため、この受圧面積の差に応じて弁体３０、３１を下方に押し下げる力が惹起されるようになっている。

本実施例による流量制御装置３は、上述のごとき構成を有するもので、流量制御装置３の主たる作用並びに奏する効果について、次に説明する。
エンジン１の低温始動時にはエンジン１をできるだけ早く暖めなければならない。このような暖機運転時には、冷却水を、冷却回路８に循環させることなく、シリンダヘッド側のウォータジャケットを通る第１の冷却水通路１ａと、シリンダブロック側のウォータジャケットを通る第２の冷却水通路１ｂとの２系統の冷却水通路内で滞留させておくことが肝要となる。
このときは、指令装置１４によりモータ１３が駆動されず、バルブ機構１２の各バルブ１０、１１が初期設定状態にあり、第１通路１０ａ、１１ａが閉塞されている。
つまり、各バルブ１０、１１において、弁体３０、３１の底板部３０ｃ、３１ｃが弁体収納室２４、２５の底部２４ａ、２５ａに着座し、第１通路１０ａ、１１ａに通じる第１のポート２４ｃ、２５ｃを閉塞している（第１の流量制御部をなすポペット弁部Ｐが閉弁状態にある）。

かくして、第１通路１０ａ、１１ａが遮断されているときには、エンジン１によりウォータポンプ２が駆動されて第１の冷却水通路１ａおよび第２の冷却水通路１ｂ内の冷却水が高圧になる可能性があり、第１の流量制御部をなすポペット弁部Ｐの閉弁機能に高水密性が要求される。
このような要求に対し、各ポペット弁部Ｐは、以下のごとく高水密性を十分満足できる構成になっている。
第１に、弁体３０、３１は、底板部３０ｃ、３１の下端面が、バネ４０、４１による軸方向下向きの押圧力を受けて、弁体収納室２４、２５の底部２４ａ、２５ａの上端面に圧接する。
第２に、バネ受け板３６、３７の上面側の受圧面積が、弁体３０、３１の小径部３０ａ、３１ａの下端面の受圧面積より大きい関係にあるため、この受圧面積の差に応じた冷却水圧が上記押圧力に加算され、上記圧接力が一段と高められる。
したがって、ポペット弁部Ｐは、面シールによる水密構成であるにもかかわらず、十分な水密機能を得ることができ、第１通路１０ａ、１１ａの完全な閉塞状態を達成することができる。
これにより、冷却水通路１ａ、１ｂを遮断状態に保持するエンジン１の暖機時において、冷却水の漏れ流量を極小化でき、エンジン１の暖機時間を短縮できるとともに、エンジン１の本体の温度を高く維持することができるため、効率の良い運転が可能となる。

また、上記のごとく、ポペット弁部Ｐで十分なシールを確保することで、直列に配置されるロータリ弁部Ｒにおいては、シールを厳格に行なう必要がなく、クリアランスシールで十分であるため、従来のようにロータリ弁のシール機構に起因する駆動抵抗の増大がなく、小さな駆動トルクの駆動源（モータ１３）で弁体３０、３１を回転駆動することができる。かくして、駆動源の小型化により流量制御装置全体としての体格を縮小でき、エンジン周りの狭い空間に対しても十分に搭載することができる。

さらに、上記のポペット弁部Ｐの閉弁位置を確保するための方法（メカニズム）に特徴がある。即ち、弁体３０、３１を回転方向変位から軸方向変位に変換させる方向変換手段において、ポペット弁部Ｐが閉弁位置になると、ピン部材３２、３３がカム溝３０ｇ、３１ｇから案内溝３０ｈ、３１ｈに移行し、ピン部材３２、３３の軸方向の拘束が解除される。これによって、弁体３０、３１は、軸方向に自由に動くことができ、バネ４０、４１の付勢力等により押し下げられ、弁体収納室２４、２５の底部２４ａ、２５ａに着座する。かくして、ポペット弁部Ｐの閉弁位置は、自動的に精度良く決定される。

したがって、仮に従来のポペット弁のごとく、モータ１３の回転変位を単に軸方向変位に変換しただけ（軸方向に拘束したまま）の場合には、弁体３０、３１の軸方向位置がモータ１３の回動位置となる関係上、モータ１３の回動停止位置を精度良く決めなければ所望の閉弁機能を到底得ることができないのに対し、本実施例はそのような精密な回動停止位置決め機能を要しない。かかる利点は、特に、例えば本実施例のように、１つの駆動源（モータ１３）で複数のバルブ１０、１１を駆動する場合に、各々の回転角度のばらつきを厳しく管理する必要がないという効果を発揮する。

一方、エンジン１の暖機終了後においては、エンジン１の温度を適正にすべく、冷却回路８を活用する。
エンジン１の運転状況に応じて指令装置１４によりモータ１３が通電制御される。バルブ機構１２の各バルブ１０、１１は初期設定状態より脱し、まず第１の流量制御部をなすポペット弁部Ｐが第１通路１０ａ、１１ａを開口した後、第２の流量制御部をなすロータリ弁部Ｒが第２通路１０ｂ、１１ｂおよび第３通路１０ｃ、１１ｃを開口する。
つまり、弁体３０、３１が、モータ１３により駆動されて回動すると、その回動初期においては、ピン部材３２、３３とカム溝３０ｇ、３１ｇとの係合によりカムプロフィールに従ってバネ４０、４１に抗して軸方向に上昇する。この弁体３０、３１の軸方向変位により、小径部３０ａ、３１ａの底板部３０ｃ、３１ｃが弁体収納室２４、２５の底部２４ａ、２５ａから離座し、第１通路１０ａ、１１ａに通じる第１のポート２４ｂ、２５ｂを開口する（第１の流量制御部をなすポペット弁部Ｐが開弁する）。このとき、弁体３０、３１の大径部３０ｂ、３１ｂは、第２のポート２４ｃ、２５ｃおよび第３のポート２４ｄ、２５ｄを閉塞した状態を持続する（第２の流量制御部をなすロータリ弁部Ｒは閉弁状態にある）。
その後さらに回動すると、弁体３０、３１の大径部３０ｂ、３１ｂは、第２のポート２４ｃ、２５ｃおよび第３のポート２４ｄ、２５ｄを開口する（ロータリ弁部Ｒが開弁する）。
かくして、冷却水は、ラジエータ通路４とバイパス通路７とに分流し、適正な温度に調整される。

［変形例］
以上、実施例１について詳述したが、流量制御装置３の具体的構造やその配設位置は、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変更することができるものであり、その変形例を以下に例示する。
（１）駆動源としてモータ１３の代わりにリニアソレノイドを用い、弁体３０、３１を軸方向に駆動し、この軸方向の動きを、方向変換手段によって回転方向に変換して弁体３０、３１を回転変位させるようにしても良い。このような方向変換手段は、ピン部材３２、３３が係合するカム溝３０ｇ、３１ｇのカムプロフィールを、例えば軸方向に斜行する縦溝とすることで容易に実現できる。
（２）バルブ本体２１の連結管２８、２９を共通の１本にすべく、第３のポート２４ｄ、２５ｄをバルブ本体２１内で直接連通させるようにしても良い。
（３）圧力調整通路としてカム溝３０ｇ、３１ｇ（案内溝３０ｈ、３１ｈを含む）の一部を兼用し、構造の一層のコンパクト化を図ったが、例えば弁体３０、３１の大径部３０ｂ、３１ｂの外周面に、バネ受け板３６、３７の切欠部３６ａ、３７ａと直接連通する縦溝を設け、独立の圧力調整通路を形成するようにしても良い。
（４）本実施例では、ラジエータ通路４とバイパス通路７とに同じ量の冷却水が分流されるようになっているが、各ロータリ弁部Ｒの構成変更、例えば弁体３０、３１の大径部３０ｂ、３１ｂにおいて、窓部３０ｅ、３１ｅの大きさや配置を種々変更することにより、ラジエータ通路４またはバイパス通路７の一方のみに流した後必要に応じて他方に分流させるとか、両通路４、７の分流量を異ならせる等の種々の調節が可能である。
（５）本実施例では、エンジン１の冷却回路８が２系統の冷却水通路１ａ、１ｂを有する場合に適用したが、エンジン１の冷却水通路が１系統のみの場合には、バルブ１０または１１の一方のみを使用して構成すれば良い。

なお、上述の実施例では、原動機としてエンジン１を用いている冷却装置への適用例について詳述したが、その他の原動機、例えば電気自動車における駆動モータである場合にも、この駆動モータの冷却回路に本発明の流量制御装置を同様に適用できることは勿論である。

１ エンジン（原動機）
３ 流量制御装置
８ 冷却回路
１０、１１ バルブ
１０ａ、１１ａ 第１通路（第１のポート）
１０ｂ、１１ｂ 第２通路（第２のポート）
１０ｃ、１１ｃ 第３通路（第２のポート）
１２ バルブ機構
１３ モータ（駆動源）
２０ ハウジング
２１ バルブ本体
２２ 中蓋
２３ 外蓋
２４ 第１の弁体収納室
２５ 第２の弁体収納室
２４ａ、２５ａ 底部（受け面）
２４ｂ、２５ｂ 第１のポート（第１の流量制御部の一部）
２４ｃ、２５ｃ 第２のポート（第２の流量制御部の一部）
２４ｄ、２５ｄ 第３のポート（第２の流量制御部の一部）
３０ 第１の弁体
３１ 第２の弁体
３０ｂ、３１ｂ 大径部（第２の流量制御部の一部）
３０ｃ、３１ｃ 底板部（第１の流量制御部の一部、軸方向の一端面）
３０ｄ、３１ｄ 窓部（第１開口部）
３０ｅ、３１ｅ 窓部（第２開口部）
３０ｆ、３１ｆ 縦溝（圧力調整通路）
３０ｇ、３１ｇ カム溝（方向変換手段、圧力調整通路）
３０ｈ、３１ｈ 案内溝（方向変換手段、圧力調整通路）
３２、３３ ピン部材（方向変換手段）
３６、３７ バネ受け板
３６ａ、３７ａ 切欠部（圧力調整通路）
４０、４１ バネ（付勢手段）
Ｐ ポペット弁部（第１の流量制御部）
Ｒ ロータリ弁部（第２の流量制御部）

Claims (10)

1. 原動機の冷却回路に配置され、前記冷却回路を流通させる冷却媒体の流量を制御する流量制御装置において、
   （ａ）前記冷却回路に接続され、前記冷却媒体を入出力する第１のポートおよび第２のポートと前記第１、第２のポート間を連通する弁体収納室とを有するハウジングと、
   （ｂ）前記弁体収納室に軸方向変位と回転方向変位とが可能なように収納され、前記両ポートの連通を断続する弁体と、
   （ｃ）前記弁体を軸方向または回転方向のいずれか一方向に駆動する駆動源と、
   （ｄ）前記弁体が前記駆動源にて一方向に駆動されることにより、前記弁体を軸方向または回転方向のいずれか他方向に変位させる方向変換手段と、
   （ｅ）前記弁体の軸方向の一端面と前記第１のポートとで構成される第１の流量制御部と、
   （ｆ）前記弁体の円周方向の周面と前記第２のポートとで構成される第２の流量制御部と、
   を備え、
   前記弁体の軸方向変位により前記第１の流量制御部を開閉制御し、前記弁体の回転方向変位により前記第２の流量制御部を開閉制御することを特徴とする流量制御装置。
2. 原動機の冷却回路に配置され、前記冷却回路を流通させる冷却媒体の流量を制御する流量制御装置において、
   （ａ）前記冷却回路に接続され、前記冷却媒体を入出力する第１のポートおよび第２のポートと前記第１、第２のポート間を連通する弁体収納室とを有するハウジングと、
   （ｂ）前記弁体収納室に軸方向変位と回転方向変位とが可能なように収納され、前記第１、第２のポートの連通を断続する弁体と、
   （ｃ）前記弁体を回転方向に駆動する駆動源と、
   （ｄ）前記弁体の回転方向変位に伴い、前記弁体を軸方向変位させる方向変換手段と、
   （ｅ）前記弁体の軸方向の一端面と前記第１のポートとで構成される第１の流量制御部と、
   （ｆ）前記弁体の円周方向の周面と前記第２のポートとで構成される第２の流量制御部と、
   を備え、
   前記弁体の軸方向変位により前記第１の流量制御部を開閉制御し、前記弁体の回転方向変位により前記第２の流量制御部を開閉制御することを特徴とする流量制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の流量制御装置において、
   前記弁体が前記駆動源により駆動されると、前記第１の流量制御部が開口した後、前記第２の流量制御部が開口することを特徴とする流量制御装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の流量制御装置において、
   前記第１の流量制御部は、前記弁体の一端面と、この一端面が軸方向から当接する前記弁体収納室の受け面とにより面シールが形成されており、
   前記第２の流量制御部は、前記弁体の周面と、この周面が摺接する前記弁体収納室の周面との間の隙間によりクリアランスシールが形成されていることを特徴とする流量制御装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の流量制御装置において、
   前記弁体は、その内部で相互に連通し、前記弁体の周面側にそれぞれ開口する第１開口部および第２開口部を有しており、
   前記第１開口部は、前記弁体が開弁位置まで軸方向変位したときに前記第１のポートと連通し、
   前記第２開口部は、前記弁体が所定量だけ回転方向変位したときに前記第２のポートと連通することを特徴とする流量制御装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の流量制御装置において、
   前記方向変換手段は、前記弁体収納室および前記弁体に設けられ、相互に係合するピン部材およびカム溝で構成されていることを特徴とする流量制御装置。
7. 請求項６に記載の流量制御装置において、
   前記弁体収納室には、前記弁体を一端面側へ付勢する付勢手段が設けられており、
   前記方向変換手段は、前記弁体が前記第１の流量制御部の閉弁位置にあるときに前記ピン部材と前記カム溝との軸方向の拘束を解除することを特徴とする流量制御装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の流量制御装置において、
   前記第１のポートは、前記冷却回路の冷却媒体供給側に接続されており、
   前記弁体の一端面側と他端面側とを連通する圧力調整通路が設けられていることを特徴とする流量制御装置。
9. 請求項８に記載の流量制御装置において、
   前記弁体は、前記一端面側の受圧面積が、前記他端面側の受圧面積よりも小さく設定されていることを特徴とする流量制御装置。
10. 請求項８または請求項９に記載の流量制御装置において、
    前記カム溝は、前記圧力調整通路の一部を兼用していることを特徴とする流量制御装置。

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