特許 7280468 流量調整弁及び冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-16

(45)【発行日】2023-05-24

(54)【発明の名称】流量調整弁及び冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/70 20060101AFI20230517BHJP

   F16K 31/68 20060101ALI20230517BHJP

   H05K 7/20 20060101ALN20230517BHJP

【ＦＩ】

F16K31/70 A

F16K31/68 R

H05K7/20 M

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020151478

(22)【出願日】2020-09-09

(65)【公開番号】P2022045732

(43)【公開日】2022-03-22

【審査請求日】2022-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100182545

【弁理士】

【氏名又は名称】神谷 雪恵

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100213757

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 詩人

(72)【発明者】

【氏名】横田 純一

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 裕正

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－０７９７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１２６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－１１１３７５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０４－３１６７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－１２９６６９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００８－０５１４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１７０１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／６４－３１／７２

Ｆ１６Ｋ １７／００－１７／１６８

Ｆ２５Ｂ ４１／２０

Ｆ２５Ｂ ４１／３３５

Ｆ２５Ｂ ４１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却対象の温度に応じて、通過する冷媒の流量を調整する流量調整弁であって、
前記冷媒が導入される一次ポートと、
前記一次ポートから流入した前記冷媒を通過させる弁ポートを有する弁本体と、
前記弁本体に移動自在に設けられて前記弁ポートの開度を変更する弁体と、
前記弁ポートを通過した前記冷媒を送り出す二次ポートと、
前記弁体を駆動する駆動エレメントと、
周囲の温度に応じて変形する熱変形部材と、を備え、
前記駆動エレメントは、封入ガスが封入された封入空間を区画するための感圧部材を有し、前記封入空間の温度が高くなるほど弁開力が大きくなるように構成され、
前記熱変形部材は、周囲の温度上昇により、前記弁体に弁開方向の力を付与するように構成されていることを特徴とする流量調整弁。

【請求項2】

前記熱変形部材は、板状に形成され、保持部によって保持される被保持部と、弁開方向に向かって変位することで前記弁体に力を付与する付与部と、を有し、
前記付与部は、１又は複数の前記被保持部によって挟まれるか又は囲まれた領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量調整弁。

【請求項3】

前記熱変形部材は、板状に形成され、保持部によって保持される被保持部と、弁開方向に向かって変位することで前記弁体に力を付与する付与部と、を有し、
前記付与部は、前記被保持部を挟むか又は囲む領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量調整弁。

【請求項4】

前記熱変形部材が前記弁体に弁開方向の力の付与を開始する際の前記冷却対象の温度は、前記駆動エレメントの弁開力によって前記弁ポートの開度が最大となる際の前記冷却対象の温度よりも高いことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の流量調整弁。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の流量調整弁と、前記冷媒を所定方向に送り出す送流体手段と、前記冷媒を放熱する放熱手段と、前記冷媒を通過させるとともに前記冷却対象から受熱する受熱部と、を備え、前記流量調整弁と前記送流体手段と前記放熱手段とを接続する流路において前記冷媒を循環させることを特徴とする冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流量調整弁及び冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、冷媒を用いて冷却対象を冷却する冷却装置において、冷却対象の温度に応じて弁開度が調整されることにより冷媒の流量を調整可能な流量調整弁が設けられることがある。従来、このような流量調整弁として、弁自体にブリードポート作用を有する穴を設けた膨張弁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された膨張弁では、弁に形成された穴を始動用圧力バランス穴として用いている。即ち、この膨張弁では、弁の全閉時においても低圧パイプ内の空間と高圧パイプ内の空間とが連通し、冷媒が通過可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭５２－０８８０６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

流量調整弁が設けられた冷却装置では、故障やトラブル等が発生した場合であっても、冷媒の流量を確保し、冷却を継続することが求められることがあった。例えば、弁体を駆動する駆動エレメントにおけるダイヤフラム等の感圧部材が破損することにより、弁開力又は弁閉力が生じなくなって弁体が移動不能となり、弁開度が調整不能な状態（以下、「調整不能状態」とする）となる可能性があった。このような場合でも、所定の流量を確保することが求められることがあった。そこで、特許文献１に記載されたように弁に穴を形成すれば、調整不能状態となっても穴の大きさに応じた流量の冷媒を通過させることができる。しかしながら、このように弁に穴を形成する構成では、穴の大きさが弁の大きさによって制限されてしまうため、冷媒の流量の確保が困難となる可能性があった。

【0005】

本発明の目的は、調整不能状態において冷媒の流量を確保することができる流量調整弁及び冷却装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の流量調整弁は、冷却対象の温度に応じて、通過する冷媒の流量を調整する流量調整弁であって、前記冷媒が導入される一次ポートと、前記一次ポートから流入した前記冷媒を通過させる弁ポートを有する弁本体と、前記弁本体に移動自在に設けられて前記弁ポートの開度を変更する弁体と、前記弁ポートを通過した前記冷媒を送り出す二次ポートと、前記弁体を駆動する駆動エレメントと、周囲の温度に応じて変形する熱変形部材と、を備え、前記駆動エレメントは、封入ガスが封入された封入空間を区画するための感圧部材を有し、前記封入空間の温度が高くなるほど弁開力が大きくなるように構成され、前記熱変形部材は、周囲の温度上昇により、前記弁体に弁開方向の力を付与するように構成されていることを特徴とする。

【0007】

以上のような本発明によれば、調整不能状態において冷媒の流量が低下した場合に、冷却対象が冷却されにくくなり、熱変形部材の周囲の温度が上昇する。尚、熱変形部材の周囲の温度は、冷却対象の熱が直接的に伝わることで上昇してもよいし、冷却対象と熱交換することで温度上昇した冷媒によって上昇してもよい。このような温度上昇により熱変形部材が弁体に弁開方向の力を付与し、弁ポートの開度を大きくすることができる。従って、調整不能状態において冷媒の流量を確保することができる。

【0008】

この際、本発明の流量調整弁では、前記熱変形部材は、板状に形成され、保持部によって保持される被保持部と、弁開方向に向かって変位することで前記弁体に力を付与する付与部と、を有し、前記付与部は、１又は複数の前記被保持部によって挟まれるか又は囲まれた領域に形成されていることが好ましい。また、本発明の流量調整弁では、前記熱変形部材は、板状に形成され、保持部によって保持される被保持部と、弁開方向に向かって変位することで前記弁体に力を付与する付与部と、を有し、前記付与部は、前記被保持部を挟むか又は囲む領域に形成されていてもよい。このように熱変形部材を適宜に保持及び変位させる構成とすれば、弁体に対して弁開方向の力を容易に付与することができる。

【0009】

また、本発明の流量調整弁では、前記熱変形部材が前記弁体に弁開方向の力の付与を開始する際の前記冷却対象の温度は、前記駆動エレメントの弁開力によって前記弁ポートの開度が最大となる際の前記冷却対象の温度よりも高いことが好ましい。このような構成によれば、調整不能状態においては上記のように熱変形部材によって弁開方向の力を付与することができるとともに、弁体が通常に動作している場合には、駆動エレメントによる弁開力が弁体に対して優先的に作用することとなり、熱変形部材を設けても弁ポートの開度の特性への影響を抑制することができる。

【0010】

本発明の冷却装置は、上記いずれかに記載の流量調整弁と、前記冷媒を所定方向に送り出す送流体手段と、前記冷媒を放熱する放熱手段と、前記冷媒を通過させるとともに前記冷却対象から受熱する受熱部と、を備え、前記流量調整弁と前記送流体手段と前記放熱手段とを接続する流路において前記冷媒を循環させることを特徴とする。以上のような本発明によれば、上記の流量調整弁と同様に、熱変形部材が設けられていることで調整不能状態において冷媒の流量を確保することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明の流量調整弁及び冷却装置によれば、弁体に弁開方向の力を付与する熱変形部材が設けられていることで、調整不能状態において冷媒の流量を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一例である実施形態にかかる冷却装置を示すシステム図である。

【図2】前記冷却装置の流量調整弁を示す断面図である。

【図3】前記流量調整弁の保持部を示す斜視図である。

【図4】前記流量調整弁が調整不能状態となった様子を示す断面図である。

【図5】前記流量調整弁の総弁開度特性の一例を示すグラフである。

【図6】変形例の流量調整弁を示す断面図である。

【図7】前記流量調整弁が調整不能状態となった様子を示す断面図である。

【図8】他の変形例の流量調整弁を示す断面図である。

【図9】前記流量調整弁が調整不能状態となった様子を示す断面図である。

【図10】他の変形例の流量調整弁の熱変形部材を示す上面図である。

【図11】他の変形例の流量調整弁の熱変形部材を示す上面図である。

【図12】他の変形例の流量調整弁の熱変形部材を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の冷却装置１００は、図１に示すように、４つの流量調整弁１と、冷媒を所定方向に送り出す送流体手段としてのポンプ１０１と、冷媒を放熱する放熱手段としての放熱器１０２と、４つの受熱部としての冷却器（例えばコールドプレート）１０３と、を備え、冷媒が循環する流路を形成する。この冷却装置１００は、純水やフッ素系不活性液体（例えばフロリナート（登録商標）や、ガルデン（登録商標）、ノベック（登録商標））等の絶縁性の冷媒を用い、例えば電気自動車やハイブリッド車等に搭載される電気機器を冷却する。即ち、電気自動車やハイブリッド車にはモータやインバータ等の発熱を伴う発熱部品が搭載されており、冷却装置１００はこれらの発熱部品を冷却する。あるいは、冷却装置１００は大型のコンピュータシステムやサーバ等に搭載される電子部品を冷却する。即ち、大型のコンピュータシステムやサーバ等にはＣＰＵやメモリ等の発熱量の大きい発熱部品が搭載されており、冷却装置１００はこれらの発熱部品を冷却する。複数の発熱部品を１つのユニット（冷却対象）と捉え、図１に示す例では、冷却装置１００は４つの冷却対象２０１～２０４を冷却するものとする。尚、冷却装置が冷却する冷却対象の数は任意であるが、冷却対象の数と同数の流量調整弁及び冷却器が設けられていることが好ましい。

【0014】

４つの冷却対象２０１～２０４のそれぞれに対して冷却器１０３及び流量調整弁１が設けられており、４つの流量調整弁１は並列に接続されている。ポンプ１０１によって送り出された冷媒は、冷却対象２０１～２０４に接触するように設けられた冷却器１０３内を通過することで冷却対象２０１～２０４と熱交換し、流量調整弁１を通過し、放熱器１０２によって放熱され、再びポンプ１０１に戻る。尚、冷却器１０３は、冷媒を通過させるとともに冷却対象２０１～２０４から受熱することで受熱部として機能するものであればよく、冷却対象２０１～２０４から冷媒に充分に熱伝達させることができるものであればよい。即ち、冷却器１０３と冷却対象２０１～２０４とが直接接触してもよいし、熱伝達部材を介して冷却対象２０１～２０４から冷却器１０３に熱伝達される構成であってもよい。このとき、各々の冷却器１０３を通過する冷媒の流量は、後述するように流量調整弁１によって調節され、温度の高い冷却対象２０１～２０４に対して設けられた冷却器１０３に、より多くの冷媒が流れるようになっている。尚、冷却対象２０１～２０４の合計の発熱量に基づいて、ポンプ１０１が送り出す冷媒の流量が調節されてもよい。

【0015】

ポンプ１０１としては、液体状態の冷媒（液冷媒）を送り出すためのポンプを用いることが好ましい。このとき、冷却器１０３及び流量調整弁１を通過する冷媒は液体であることが好ましいが、冷却装置１００の流路の一部において冷媒が気液混合状態となってもよい。放熱器１０２は、自然に放熱する方式であってもよいし、送風されて放熱する方式であってもよいし、あるいは、水冷方式であってもよい。

【0016】

以下に、流量調整弁１の詳細について説明する。流量調整弁１は、図２に示すように、弁本体としてのハウジング２と、一次側導管３と、二次側導管４と、弁体５と、弁体５に弁閉方向の力を付与する圧縮ばね（弁閉力付与手段）６と、駆動エレメント７と、熱変形部材としてのバイメタル８と、を備える。一次側導管３と二次側導管４とは平行に延びており、これらの延在方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する２方向をＹ方向及びＺ方向とする。

【0017】

ハウジング２は、ハウジング本体２１と、蓋体２２と、を備える。ハウジング本体２１は、全体が金属部材によって構成され、Ｘ方向の一方側（図２における左側）に開口した一次ポート２１１と、Ｘ方向の他方側（図２における右側）に開口した二次ポート２１２と、Ｚ方向の一方側（図２における上側であり、以降において単に「上側」と呼ぶことがある）に開口した開口部２１３と、一次ポート２１１と二次ポート２１２との間に延びる第１隔壁部２１４及び第２隔壁部２１５と、第１隔壁部２１４に形成された弁ポート２１６及び連通孔２１７と、第２隔壁部２１５からＺ方向の他方側（図２における下側であり、以降において単に「下側」と呼ぶことがある）に突出したガイド部２１８と、第２隔壁部２１５に形成された連通孔２１９と、を有する。

【0018】

一次ポート２１１と二次ポート２１２とは、中心部同士がＺ方向にオフセットして配置され、一次ポート２１１の中心部の方が上側に配置されている。一次ポート２１１には一次側導管３が接続され、二次ポート２１２には二次側導管４が接続される。

【0019】

開口部２１３は、ハウジング本体２１内に弁体５及び圧縮ばね６を配置するために形成されており、蓋体２２によって閉塞されるようになっている。尚、蓋体２２は、ろう付けや溶接等によってハウジング本体２１に対して気密に固定されればよい。

【0020】

第１隔壁部２１４は、一次ポート２１１の下端部と二次ポート２１２の上端部との間においてＸＹ平面に沿って延びるように形成されている。第２隔壁部２１５は、第１隔壁部２１４に対して略平行に延びるとともに、間隔を開けつつ下側に配置されている。ハウジング本体２１内には、第１空間Ａ１と第２空間Ａ２とが形成される。第１空間Ａ１は、一次ポート２１１に連通する空間であって、弁体５のうち後述するニードル部５２を収容する。第２空間Ａ２は、二次ポート２１２に連通する空間であって、弁ポート２１６を通過した冷媒が流出する。なお、第１空間Ａ１は第１隔壁部２１４よりも上側に形成され、第２空間Ａ２は第１隔壁部２１４と第２隔壁部２１５との間に形成される。

【0021】

弁ポート２１６は、一次ポート２１１から流入した冷媒を通過させるものであって、第１空間Ａ１と第２空間Ａ２とを連通するように第１隔壁部２１４に形成された貫通孔である。連通孔２１７は、Ｘ方向において弁ポート２１６よりも二次ポート２１２側に形成され、第１空間Ａ１と第２空間Ａ２とを常に連通する。即ち、弁体５が弁ポート２１６の周囲の弁座部２１６Ａに着座して全閉状態となっても、一次ポート２１１と二次ポート２１２との間で冷媒が通過可能となっている。尚、弁体５は、弁開度が最小となる際に弁座部２１６Ａに着座しないように構成されていてもよい。

【0022】

ガイド部２１８は、円筒状に形成され、その内周面が、後述する延長部５３を案内する案内面となり、その外周面が、後述する伝達部材７４を案内する案内面となる。連通孔２１９は、第１隔壁部２１４に形成された連通孔２１７に対してＺ方向から見て重なる位置に形成され、第２空間Ａ２と、第２隔壁部２１５の下側における空間（後述する第３空間Ａ３）と、を連通し、均圧孔として機能する。尚、本実施形態においては、連通孔２１９と連通孔２１７とはＺ方向から見て重なる位置に形成されているものとしたが、これらを重ならない位置に形成してもよい。

【0023】

弁体５は、ハウジング２に移動自在に設けられて弁ポート２１６の開度を変更するものであって、上面に形成されたばね受け部５１と、下側に形成されたニードル部５２と、ニードル部５２の先端から下側に延びる延長部５３と、を有する。弁体５は、Ｚ方向の上側を弁開側（弁開方向）とし、下側を弁閉側（弁閉方向）として動作する。ばね受け部５１は、圧縮ばね６と当接することでＺ方向の下側への弁閉力（付勢力）が付与される部分である。ニードル部５２は、下側に向かうにしたがって先細るように円錐台状に形成され、弁座部２１６Ａに対して接近または離隔することで弁ポート２１６の開度（弁開度）が調節されるようになっている。延長部５３は、断面円状の棒状部であって、円筒状のガイド部２１８に挿通される。延長部５３の外径がガイド部２１８の内径よりも若干小さくなっていることにより、延長部５３がガイド部２１８の内周面によって案内され、弁体５がＺ方向に沿って移動するようになっている。

【0024】

圧縮ばね６は、Ｚ方向を軸方向とするコイル状に形成され、ハウジング２の蓋体２２と弁体５のばね受け部５１との間に配置される。圧縮ばね６は、弁体５に対して所定の弁閉力（付勢力）を付与するように、自然状態から圧縮されて配置される。即ち、蓋体２２がハウジング本体２１に螺合されるようになっており、蓋体２２をハウジング本体２１に螺合させていくことで圧縮ばね６を所定量圧縮した後、蓋体２２とハウジング本体２１とが溶接や接着等によって固定される。

【0025】

駆動エレメント７は、金属製の上ケース７１及び下ケース７２と、感圧部材としてのダイヤフラム７３と、伝達部材７４と、保持部７５と、を有する。上ケース７１は、開口が形成された板部７１１と、板部７１１の外周縁から下側に向かって延びる筒状部７１２と、筒状部７１２の下端から外側に向かって延びるフランジ部７１３と、を有して有底筒状に形成される。上ケース７１は、ハウジング本体２１の下方側端部に対して加締め及びろう付けによって気密に固定される。駆動エレメント７が感圧部材としてのダイヤフラム７３を有することで、流量調整弁１全体を小型化することができる。

【0026】

下ケース７２は、底部７２１と、底部７２１の外周縁から上側に向かって延びる筒状部７２２と、筒状部７２２の上端から外側に向かって延びるフランジ部７２３と、を有し、上側に開口した有底筒状（箱状）に形成されている。下ケース７２は、底部７２１において冷却器１０３に接触するように配置され、冷却対象２０１～２０４の熱が、冷却器１０３を介して後述する封入空間Ａ４に伝達されるようになっている。

【0027】

ダイヤフラム７３は、弁体５に対して弁開力を付与可能なものであって、外周縁部がフランジ部７１３、７２３によって挟み込まれることで保持され、ダイヤフラム７３とフランジ部７１３、７２３とが溶接やろう付けによって気密に固定される。上記のように上ケース７１がハウジング本体２１に対して気密に固定されることから、ハウジング本体２１の下面と上ケース７１とダイヤフラム７３とによって囲まれた第３空間Ａ３が形成される。第３空間Ａ３は、連通孔２１９によってハウジング２内の第２空間Ａ２と連通され、冷媒が導入される空間となっている。

【0028】

下ケース７２の上側の開口がダイヤフラム７３によって覆われることにより、封入空間Ａ４が形成される。ダイヤフラム７３は、上ケース７１によって形成される第３空間Ａ３と、下ケース７２によって形成される封入空間Ａ４と、を区画する。封入空間Ａ４には、封入ガスとして、例えば二酸化炭素が封入される。封入ガスは、使用される温度域で気体状態として存在するものであり、且つ、温度に対する圧力変化が冷媒よりも大きいものであればよく、安定性や環境負荷等を考慮して封入ガスの種類が適宜に選択されればよい。

【0029】

伝達部材７４は、例えば金属製であって、第３空間Ａ３に配置され、ダイヤフラム７３に沿うように延びる板部７４１と、板部７４１から上側に突出した筒状の被案内部７４２と、を有する。板部７４１の下面がダイヤフラム７３に当接して力を受け、上面が弁体５の延長部５３の先端に当接して力を伝達する。即ち、封入空間Ａ４の圧力が上昇してダイヤフラム７３が上側に凸に変位しようとすると、板部７４１を介して弁体５に力が伝達され、この力が弁開力となる。尚、弁体５の延長部５３と板部７４１の上面とが固定されていてもよい。

【0030】

被案内部７４２の内径がガイド部２１８の外径よりも若干大きくなっており、被案内部７４２がガイド部２１８の外周面によって案内されることにより、伝達部材７４がＺ方向に沿って移動するようになっている。伝達部材７４がＺ方向に移動して弁開度が所定値となった際に、ガイド部２１８の先端と板部７４１の上面とが当接し、伝達部材７４及び弁体５の移動が規制されるようになっており、このとき弁開度が最大となる。

【0031】

保持部７５は、後述するように板状のバイメタル８を保持するためのものであって、図３に示すように全体環状に形成され、下ケース７２に収容されて封入空間Ａ４に配置される。保持部７５は、その内周部に、等間隔で配置された複数（図示の例では４つ）の挟持部７５１を有する。挟持部７５１は、所定の厚さ（径方向寸法）を有する直方体状の基部７５２と、基部７５２の上面における外周側部分から上側に突出するとともに基部７５２よりも薄く形成された変形部７５３と、を有する。基部７５２の上面にバイメタル８の縁部を載置し、基部７５２の上面と変形部７５３とによってバイメタル８の縁部を挟み込むように変形部７５３を変形させることにより、バイメタル８が保持される。

【0032】

バイメタル８は、２枚の異種金属の板状部材が重ねられることで全体が板状に形成されたものであって、線膨張係数が低い金属（例えばニッケル又はコバルトと鉄との合金や、チタン基合金、ニッケル基合金、コバルト基合金等）と、線膨張係数が高い金属（銅、ニッケル又はコバルトと鉄との合金や、銅基合金、ニッケル基合金、コバルト基合金等）と、が適宜に組み合わされる。バイメタル８は、上記のように保持部７５によって保持されることで、封入空間Ａ４に収容される。バイメタル８は例えば円板状に形成されており、Ｚ方向を中心とする周方向において隣り合う２つの挟持部７５１（図３参照）の間において、バイメタル８の外周縁と筒状部７２２の内周面との間の隙間によって封入空間Ａ４におけるバイメタル８の上側の空間と下側の空間とが連通するようになっている。

【0033】

バイメタル８の縁部のうち保持部７５によって保持される部分が被保持部８１となり、等間隔な４箇所に被保持部８１が形成される。バイメタル８は、４箇所の被保持部８１に囲まれた領域（即ち、４箇所の被保持部８４を通る仮想的な円の内側）に形成された付与部８０を有する。バイメタル８は、変形を開始する温度未満では、ＸＹ平面に沿って平板状となっており、変形を開始する温度以上になると、付与部８０がＺ方向上側に凸となるように変形（弁開方向に向かって変位）する。尚、付与部８０が変形する際に被保持部８１も変形してもよい。バイメタル８としては、温度が上昇するほど変形量（突出量）が大きくなる変形をするものを用いてもよいし、変形を開始する温度となると一気にＺ方向上側に凸となる変形をするスナップアクション式のものを用いてもよい。このとき、バイメタル８は、ＺＸ断面において、Ｘ方向に対向するとともに互いに離れた２箇所の（一対の）被保持部８１の間において付与部８０が弁開側に凸に変形するとともに、ＹＺ断面において、Ｙ方向に対向するとともに互いに離れた２箇所の（一対の）被保持部８１の間において付与部８０が弁開側に凸に変形する。即ち、バイメタル８は、弁体５の移動方向であるＺ方向を含む断面において互いに離れた一対の被保持部８１同士の間の部分が弁開側に凸となるように変形する。このようにして弁開方向に向かって変位した付与部８０は弁体５に力を付与する。

【0034】

以上のような流量調整弁１では、想定される温度範囲において封入空間Ａ４の方が第３空間Ａ３よりも圧力が高く、冷却対象２０１～２０４の温度が上昇するほど圧力差が大きくなっていく。駆動エレメント７は、この圧力差に応じた弁開力を弁体５に付与するようになっている。尚、弁体５が弁開方向に移動して圧縮ばね６が圧縮されると、圧縮ばね６の弁閉力が大きくなるが、この弁閉力の変化量は、駆動エレメント７の弁開力の変化量に比べて小さくなっている。従って、冷却対象２０１～２０４の温度が上昇するほど弁ポート２１６の開度が大きくなり、通過する冷媒の流量が増大して冷却対象２０１～２０４をより冷却しようとする。このように、流量調整弁１では冷却対象２０１～２０４の温度に応じて通過する冷媒の流量が調整される。尚、流量調整弁１では、主として圧縮ばね６の弁閉力と駆動エレメント７の弁開力とのバランスによって弁ポート２１６の開度が決定されるが、流量調整弁１が配置される向きによっては、弁体５等に生じる重力が影響することがある。本実施形態では説明の都合上、弁体５等に生じる重力については考慮しないものとするが、流量調整弁１の向きが変化しても弁体５の基本的な動作態様は同様である。

【0035】

上記では、流量調整弁１において駆動エレメント７が通常に動作し、弁体５が移動することで弁開度が調整される（以下、このような状態を「通常状態」とする）ものとしたが、例えば図４に示すようにダイヤフラム７３に割れ等の損傷が発生することにより、第３空間Ａ３と封入空間Ａ４とが連通する場合がある。第３空間Ａ３と封入空間Ａ４とが連通すると、ダイヤフラム７３の上下の空間の圧力差によって弁開力を生じさせることが困難となる。従って、弁体５に対しては主として圧縮ばね６による弁閉力が作用し、弁体５が弁座部２１６Ａに着座して全閉状態となるとともに、冷却対象２０１～２０４の温度が変化しても弁体５を移動させることができず（弁ポート２１６の開度を調整することができず）調整不能状態となる。

【0036】

弁体５が着座すると弁ポート２１６において冷媒が通過不能となり、流量調整弁１を通過する冷媒の流量は、連通孔２１７を通過する冷媒の流量と等しくなり、最低となる。この流量の冷媒で冷却対象２０１～２０４を充分に冷却できないと、冷却対象２０１～２０４の発熱によって冷媒の温度が上昇していく。このとき、冷却対象２０１～２０４の温度が上昇することでバイメタル８の周囲の温度も上昇していく。尚、第３空間Ａ３と封入空間Ａ４とが連通しているため、冷媒の温度が上昇することによりバイメタル８の周囲の温度が上昇してもよい。これにより、バイメタル８は、付与部８０が上側（弁開側）に凸に変形して伝達部材７４に弁開方向の力を付与する。即ち、バイメタル８は伝達部材７４を介して弁体５に弁開方向の力を付与する。従って、調整不能状態において弁体５が弁開側に移動して弁ポート２１６の開度が上昇し、冷媒が通過することができるようになる。

【0037】

ここで、通常状態及び調整不能状態のそれぞれについて、流量調整弁１の詳細な総弁開度特性の例を説明する。図５は、冷却対象２０１～２０４の温度を横軸とし、流量調整弁１における連通孔２１７と弁ポート２１６との合計の弁開度である総弁開度を縦軸とした弁開度特性のグラフである。流量調整弁１を通過する冷媒の流量は、図５の縦軸の総弁開度に比例し、以下では総弁開度が上昇することと冷媒の流量が増大することとが等価であるものとして説明する。

【0038】

通常状態においては、弁開開始温度Ｔ１未満では圧縮ばね６の弁閉力が駆動エレメント７の弁開力よりも大きくなり、弁体５が弁座部２１６Ａに着座し、総弁開度が最低（ブリード開度Ｏ１；連通孔２１７の大きさによって決まる開度）となる。冷却対象２０１～２０４の温度が弁開開始温度Ｔ１以上となると、駆動エレメント７の弁開力が圧縮ばね６の弁閉力以上となり、弁体５が離座して総弁開度が大きくなる。冷却対象２０１～２０４の温度が弁開開始温度Ｔ１以上且つ全開温度Ｔ２未満では、温度上昇とともに総弁開度が大きくなっていく。尚、図示の例では総弁開度が直線的に上昇しているが、温度と総弁開度との関係は非線形なものであってもよい。

【0039】

冷却対象２０１～２０４の温度が全開温度Ｔ２となると、ガイド部２１８の先端と板部７４１の上面とが当接して伝達部材７４及び弁体５の移動が規制され、総弁開度が最大（全開開度Ｏ２）となり、それ以上温度が上昇しても総弁開度は一定となる。図示の例では、通常状態において想定される温度の上限は、全開温度Ｔ２と後述する強制開温度Ｔ３との間となっている。

【0040】

調整不能状態においては、冷却対象２０１～２０４の温度が弁開開始温度Ｔ１以上となっても駆動エレメント７の弁開力が弁体５に作用しないため、総弁開度がブリード開度Ｏ１となる。さらに冷却対象２０１～２０４の温度が上昇して強制開温度Ｔ３以上となると、バイメタル８によって弁体５に弁開方向の力が付与され、総弁開度が急激に上昇していく（通常状態における温度Ｔ１～Ｔ２よりもグラフの傾きが大きい）。冷却対象２０１～２０４の温度が温度Ｔ４になると、ガイド部２１８の先端と板部７４１の上面とが当接して伝達部材７４及び弁体５の移動が規制され、総弁開度が最大（全開開度Ｏ２）となり、それ以上温度が上昇しても総弁開度は一定となる。即ち、温度Ｔ４は、調整不能状態において弁ポート２１６の開度が最大となる温度である。

【0041】

ここで、強制開温度Ｔ３は、全開温度Ｔ２よりも高く設定されることで、温度Ｔ４が全開温度Ｔ２よりも高くなるように設定されており、通常状態における弁開度特性のグラフと、調整不能状態における弁開度特性のグラフと、が交差しない（ただし、ブリード開度Ｏ１又は全開開度Ｏ２となる際はグラフが重なる）ようになっている。即ち、通常状態においては、バイメタル８の熱変形によって弁体５の動作に影響を及ぼさないようになっている。また、強制開温度Ｔ３及び温度Ｔ４は、システム停止温度Ｔ５よりも低く設定されている。システム停止温度Ｔ５は、冷却対象２０１～２０４の動作を停止する温度である。

【0042】

尚、バイメタル８は、冷却対象２０１～２０４の温度が強制開温度Ｔ３未満の状態で弁開側に凸となる変形を開始してもよい。即ち、調整不能状態において、冷却対象２０１～２０４の温度が強制開温度Ｔ３未満ではバイメタル８は変形するものの弁体５には弁開方向の力を付与せず（又は弁開方向の力が圧縮ばね６の圧縮力よりも小さく）、弁体５が移動しない構成としてもよい。また、バイメタル８は、例えば上記のようなスナップアクション式の変形態様のものであってもよく、冷却対象２０１～２０４の温度が強制開温度Ｔ３になった際に、弁開側に凸となるように変形してもよい。

【0043】

以上の本実施形態によれば、流量調整弁１にバイメタル８が設けられていることで、調整不能状態において冷媒の流量が低下した場合に、温度上昇によりバイメタル８が弁体５に弁開方向の力を付与し、弁ポート２１６の開度を大きくすることができる。従って、調整不能状態において冷媒の流量を確保することができる。

【0044】

また、バイメタル８が、４箇所の被保持部８１によって囲まれた付与部が弁開方向に向かって変位することで、弁体５に対して弁開方向の力を容易に付与することができる。

【0045】

また、バイメタル８が弁体５に弁開方向の力の付与を開始する温度（強制開温度Ｔ３）が、駆動エレメント７の弁開力によって弁ポート２１６の開度が最大となる際の温度（全開温度Ｔ２）よりも高いことで、調整不能状態においては上記のようにバイメタル８によって弁開方向の力を付与することができるとともに、通常状態においては駆動エレメント７による弁開力が弁体５に対して優先的に作用することとなり、バイメタル８を設けても弁ポート２１６の開度の特性への影響を抑制することができる。

【0046】

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、熱変形部材としてのバイメタル８が、４箇所の被保持部８１と、これらに囲まれた付与部８０と、を有するものとしたが、熱変形部材が弁開方向の力を付与するための変形の態様はこれに限定されない。熱変形部材の他の変形態様の一例を図６、７に示す。

【0047】

図６、７に示す変形例の流量調整弁１Ｂでは、前記実施形態の流量調整弁１に対し、熱変形部材としてバイメタル８Ｂが設けられ、駆動エレメント７の下ケース７２に凸部７２４が形成され、保持部７５が省略されている点で相違する。凸部７２４は、下ケース７２の底部７２１の中央部に形成され、上側（封入空間Ａ４の内側）に向かって凸の形状を有している。バイメタル８Ｂは例えば円板状に形成され、その中央部８２が凸部７２４の上側に載置されるとともに固定される。即ち、バイメタル８Ｂは、中央部８２が被保持部となり、外縁部８３が自由端となる。尚、凸部７２４とバイメタル８Ｂとの固定方法としては、接着や溶接が例示され、各部材の材質等に応じて適宜な固定方法が採用されればよい。

【0048】

バイメタル８Ｂは、熱変形する前の状態では、図６に示すように、上側に向かって凸状となっており、即ち中央部８２の方が外縁部８３よりも上側に位置している。バイメタル８Ｂは、熱変形することで図７に示すように下側に凸状に変形し、即ち被保持部としての中央部８２を挟んで両側の部分である外縁部８３が、弁開方向に向かって変位することで弁体５に力を付与し、付与部として機能する。バイメタル８Ｂは、このような熱変形により弁体５に弁開方向の力を付与するように構成されている。尚、流量調整弁１Ｂでは、バイメタル８Ｂが円板状に形成され、図６、７に示すＺＸ断面だけでなく、Ｚ方向を含む他の断面においても、外縁部８３が弁開方向に向かって変位することし、付与部が被保持部を囲む領域に形成されている。このような形態以外に、例えば帯板状の熱変形部材を用い、その長手方向の中央部を被保持部とし、この被保持部を長手方向から挟む領域に付与部を形成する形態であってもよい。

【0049】

また、前記実施形態では、バイメタル８を保持するための保持部７５が設けられるものとしたが、保持部は省略されてもよい。例えば図８、９に示す変形例の流量調整弁１Ｃのように、上ケース７１のフランジ部７１３と下ケース７２のフランジ部７２３とによって、ダイヤフラム７３とともにバイメタル８Ｃを挟み込むことで保持する構成としてもよい。この構成においては、バイメタル８Ｃのうちフランジ部７１３、７２３によって挟み込まれる部分が被保持部８４となり、全周に亘って被保持部８４が形成され、１つの被保持部８４によって囲まれた領域に付与部８０Ｃが形成される。付与部８０Ｃが弁開方向に向かって変位することにより、弁体５に力が付与される。例えば、図８、９に示すようなＺＸ断面において、バイメタル８Ｃは、互いに離れた一対の被保持部８４同士の間の部分である付与部８０Ｃが弁開側に凸となるように変形する。Ｚ方向を含む断面であればいずれの断面においても、バイメタル８Ｃは、互いに離れた一対の被保持部８４同士の間の付与部８０Ｃが弁開方向に向かって変位する。前記実施形態のように所定の断面における一対の被保持部は互いに独立したものであってもよいし、図８、９に示す変形例のように所定の断面における一対の被保持部は連続したものであってもよい。バイメタル８Ｃの中央部には貫通孔８５が形成されており、封入空間Ａ４のうちバイメタル８Ｃの上側の空間と下側の空間とが連通されるようになっている。

【0050】

熱変形部材が被保持部及び付与部を有する場合、付与部は、前記実施形態のように複数の被保持部によって囲まれてもよいし、図８、９に示す変形例のように１つの被保持部によって囲まれてもよい。また、付与部は、例えば３箇所の被保持部によって囲まれてもよいし、２箇所の被保持部によって挟まれてもよい。また、例えば被保持部がＣ字状に形成され、この両端によって付与部が挟まれてもよい。

【0051】

また、前記実施形態では、保持部７５によって保持されるバイメタル８が円板状であるものとしたが、他の形状のバイメタルが保持部７５又はフランジ部７１３、７２３によって保持されてもよい。例えば、図１０に示すように中央部に貫通孔８６が形成された円板状のバイメタル８Ｄを採用してもよい。また、図１１に示すように２つの帯板部８７Ａ、８７Ｂが直交したＸ字状且つ板状のバイメタル８Ｅを採用してもよい。また、図１２に示すように円板の両側が切り取られた形状のバイメタル８Ｆを採用してもよい。図１２に示すバイメタル８Ｆでは、所定方向（例えばＸ方向）に沿って延びる一対の直線部８８、８９が形成されており、直線部８８と直線部８９とが所定方向と直交する方向（例えばＹ方向）に並んでいる。

【0052】

また、前記実施形態では、強制開温度Ｔ３が全開温度Ｔ２よりも高いものとしたが、熱変形部材を設けても弁ポートの開度の特性に影響を与えにくくなっていれば、強制開温度Ｔ３を全開温度Ｔ２以下に設定してもよい。例えば、図４に示すようなグラフにおいて、熱変形部材によって弁ポートの開度が上昇する際のグラフの傾きが緩やかである場合、通常状態におけるグラフと調整不能状態におけるグラフとが交差しない程度に、強制開温度Ｔ３を全開温度Ｔ２以下に設定しつつ、温度Ｔ４が全開温度Ｔ２よりも高くなるようにしてもよい。

【0053】

また、前記実施形態では、冷却対象２０１～２０４の熱が冷却器１０３を介して封入空間Ａ４に伝達され、駆動エレメント７が弁開力を付与する構成となっているが、駆動エレメントは、冷却対象の温度上昇によって封入空間の温度及び圧力が上昇して弁開力が大きくなるものであればよく、その構成は限定されない。例えば、駆動エレメントの一部を冷却対象に直接接触させてもよいし、封入空間と連通した空間を有するとともに冷却対象近傍に配置された感温筒を併用してもよい。

【0054】

また、前記実施形態では、熱変形部材としてのバイメタル８が封入空間Ａ４内に配置されているものとしたが、熱変形部材は、冷却対象の熱が伝わりやすい位置に配置されていればよく、封入空間の外側に配置されていてもよい。

【0055】

また、前記実施形態では、感圧部材としてダイヤフラムを用いるものとしたが、感圧部材は、封入空間を区画し封入空間の圧力の増加に伴って弁体に弁開方向の力を付与できるものであればよく、例えばベローズ等を用いることもできる。

【0056】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0057】

１００…冷却装置、１０１…ポンプ（送流体手段）、１０２…放熱器（放熱手段）、１０３…冷却器（受熱部）、２０１～２０４…冷却対象、１…流量調整弁、２…ハウジング（弁本体）、２１１…一次ポート、２１２…二次ポート、２１６…弁ポート、５…弁体、７…駆動エレメント、７３…ダイヤフラム（感圧部材）、８…バイメタル（熱変形部材）、８１，８２，８４…被保持部、８０，８０Ｃ，８３…付与部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】