JP2002161746A - サーモスタットとエンジン冷却回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却回路全体を複雑とすることなく、暖機特
性を良くするサーモスタットとそれと主要部を同じとす
るエンジン冷却回路の提供。 【解決手段】 ラジエータ２１を経由する第１の冷却水
通路２２と接続する冷却水入口８を開閉する第１のバル
ブ１と、ラジエータ２１を経由しない１以上の第２の冷
却水通路２３、２４の１つの通路２４と接続する冷却水
入口１０を開閉する第２のバルブ２と、を備えたサーモ
スタット２０であって、第１のバルブ１は水温上昇に伴
い単調増加するバルブ開度特性を有しており、第２のバ
ルブ２は水温上昇に伴い増加しそれから減少するバルブ
開度特性を有している、サーモタット２０。該サーモス
タット２０と、常時開のバイパス通路２３とを有するエ
ンジン冷却回路。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン冷却回路
に用いられるサーモスタットと、サーモスタットを備え
たエンジン冷却回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図６、図４に示すように、サーモ
タットは、ラジエータを経由する第１の冷却水通路と接
続する冷却水入口８を開閉する第１のバルブ（サーモバ
ルブ）１とボトムバルブ２を有し、ラジエータを経由し
ない１以上の第２の冷却水通路の１つの通路（バイパス
通路）と接続する冷却水入口１０を開閉する第２のバル
ブ（ボトムバルブ）２と、を有する。低温時には、図６
の左半分に示すように、ロッド５がワックス部７に没し
サーモバルブ１がスプリング５で付勢されて閉となると
ともに、ボトムバルブ２がワックス部７とともに持ち上
がって開となり、温間時には、図６の右半分に示すよう
に、ロッド５がワックス部７から出てサーモバルブ１が
スプリング５で付勢されて閉となり、ボトムバルブ２が
ワックス部７とともに下がってスプリング６で押されス
トッパ３から離れて閉となる。従来のサーモスタット
は、図５の破線で示すように、温度上昇でボトムバルブ
が閉じる機構しかないので、エンジン始動直後の冷却水
流量が多く、燃焼室が暖気する前に熱が冷却水に逃げ、
暖機特性がよくなかった。実開平６−３７５２３号公報
は、エンジン始動時の冷却水低温時には、エンジンシリ
ンダヘッド・ブロックを通過する冷却水水量を制限し、
冷却水温を効率的に上昇させるエンジン冷却装置を開示
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実開平６−３
７５２３号公報のエンジン冷却装置では、エンジンシリ
ンダヘッド・ブロックを通過する冷却水水量を制限する
のに、エンジンを回避しサーモスタットに連通するバイ
パス（実開平６−３７５２３号公報の図１の符号９が付
された回路）が必要となり、冷却回路全体が複雑とな
る。本発明の目的は、冷却回路全体を複雑とすることな
く、暖機特性を良くするサーモスタットとそれと主要部
を同じとするエンジン冷却回路を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） ラジエータを経由する第１の冷却水通路と接続
する冷却水入口を開閉する第１のバルブと、ラジエータ
を経由しない１以上の第２の冷却水通路の１つの通路と
接続する冷却水入口を開閉する第２のバルブと、を備え
たサーモスタットであって、前記第１のバルブは水温上
昇に伴い単調増加するバルブ開度特性を有しており、前
記第２のバルブは水温上昇に伴い増加しそれから減少す
るバルブ開度特性を有している、サーモタット。 （２） 前記第２のバルブの初期バルブ開度を０より大
の所定値に設定した（１）記載のサーモスタット。 （３） ラジエータを経由する第１の冷却水通路と、エ
ンジン冷却水入口とエンジン冷却水出口とを連通する常
時開のバイパス通路を含む、ラジエータを経由しない複
数の第２の冷却水通路と、第１の冷却水通路と第２の冷
却水通路の合流部位に設けられたサーモスタットと、を
備えたエンジン冷却回路であって、前記サーモスタット
が、前記第１の冷却水通路と接続する冷却水入口を開閉
する第１のバルブと、前記第２の冷却水通路の常時開以
外の１つの通路と接続する冷却水入口を開閉する第２の
バルブと、を備え、前記第１のバルブは水温上昇に伴い
単調増加するバルブ開度特性を有しており、前記第２の
バルブは水温上昇に伴い増加しそれから減少するバルブ
開度特性を有している、エンジン冷却回路。

【０００５】上記（１）のサーモスタットでは、冷却水
低温時には第１のバルブおよび第２のバルブは閉じてい
るかまたは小開度であるため、エンジンを流れる冷却水
の流速が小さく、燃焼室壁を早期に昇温できる。これに
よって、エンジン始動直後の燃焼室（金属部分）の暖気
が早くなるので、早期に燃焼が安定する。また、通常エ
ンジンは始動時燃料増量時間が減るので、燃費、排気浄
化が向上する。また、直噴エンジンは、予混合燃焼から
早期に成層燃焼に移行でき、燃費、排気浄化が向上す
る。本発明のサーモスタットでは、エンジンシリンダヘ
ッド・ブロックを通過する冷却水水量を制限するのに、
従来に比べてバイパス（実開平６−３７５２３号公報の
図１の符号９が付された回路）を新たに設ける必要はな
いので、冷却回路全体が複雑となることはない。上記
（２）のサーモスタットでは、エンジン始動時にも第２
のバルブを通して少量の冷却水が流れるので、冷却水の
異常昇温、沸騰を防止できる。上記（３）のエンジン冷
却回路では、サーモスタットで開閉されない常時開のバ
イパス通路を設けたので、エンジン始動時で第１のバル
ブ、第２のバルブが閉かまたは小開の時でも、常時開の
バイパス通路を通して所定量の冷却水が流れ、冷却水の
異常昇温、沸騰を防止できる。本発明のエンジン冷却回
路では、エンジンシリンダヘッド・ブロックを通過する
冷却水水量を制限するのに、従来に比べてバイパス（実
開平６−３７５２３号公報の図１の符号９が付された回
路）を新たに設ける必要はないので、冷却回路全体が複
雑となることはない。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のサーモスタット
およびエンジン冷却回路を、図１〜図５を参照して、説
明する。図中、図１は本発明の実施例１のサーモスタッ
トを示し、図２は本発明の実施例２のサーモスタットを
示し、図３は本発明の実施例３のサーモスタットを示
し、図４は本発明の実施例４のエンジン冷却回路を示
し、図５は本発明の何れの実施例にも適用可能なバルブ
開度／温度特性を示す。また、請求項１の発明は実施例
１、２、３に対応し、請求項２の発明は実施例１、２、
３に対応し、請求項３の発明は実施例４に対応する。本
発明の何れの実施例にも共通する部分には、本発明の全
実施例にわたって同じ符号を付してある。なお、従来の
図６と同じ構造の部分には、図６とも同じ符号を付して
ある。まず、本発明の何れの実施例にも共通する部分
を、たとえば図１、図４、図５を参照して、説明する。

【０００７】本発明のサーモスタット２０は、ラジエー
タ２１を経由する第１の冷却水通路２２と接続する冷却
水入口８を開閉する第１のバルブ（サーモバルブ）１
と、ラジエータ２１を経由しない１以上の第２の冷却水
通路２３、２４の１つの通路２４と接続する冷却水入口
１０を開閉する第２のバルブ２と、を備えている。サー
モスタット２０は、常時開の第２の冷却水通路２３（ヒ
ータ２７やオイルクーラなどが設けられた通路）に接続
する冷却水入口１４を有していてもよく、また、エンジ
ンウォータポンプ２５を介してエンジン２６に冷却水を
送る冷却水出口１５を有している。

【０００８】サーモスタット２０は、ワックス部７を備
えており、ロッド４がワックス部７に対して相対的に出
没する。サーモバルブ１はワックス部７の外周面を軸方
向にスライド可能であり、スプリング５で上方に付勢さ
れており、上端位置をストッパ１１により規制される。
ワックス部７は、ロッド４の上端を支持梁１８で支持さ
れストッパ１１下面をスプリング受け部材１６で支持さ
れたスプリング５によって支持されることにより、保持
される。ゴムからなるサーモバルブ１の外周面がバルブ
座１７の内周に接触すると、サーモバルブ１は閉じ、バ
ルブ座１７から離れると、サーモバルブ１は開く。

【０００９】ワックス部７から下方にロッド９が延び、
そのロッド９に摺動可能に第２のバルブ（ボトムバル
ブ）２が支持されている。ボトムバルブ２は、スプリン
グ６により下方に付勢され、下端をストッパ３により規
制されている。ゴムからなるボトムバルブ２が冷却水入
口１０のバルブ座面に当たるとボトムバルブ２は閉じ、
冷却水入口１０のバルブ座面から離れるとボトムバルブ
２は開く。ボトムバルブ２が冷却水入口１０のバルブ座
面に当たってさらに下方に動くと、ボトムバルブ２はワ
ックス部７から下方に延びるロッド９の外周に摺動して
移動し、ストッパ３から離れる。

【００１０】サーモスタット２０のケーシング１９から
仕切板１２が内側に向かって延びている。仕切板１２は
中央に孔をもっており、その孔をワックス部７から下方
に延びているロッド９が挿通している。仕切板１２はボ
トムバルブ２の上方への移動の軌跡内にある。ボトムバ
ルブ２が冷却水入口１０のバルブ座面に当たっている状
態から上方に移動して離れていくとボトムバルブ２が開
いて徐々にバルブ開度が増大していき、さらに上方に移
動していくと仕切板１２に近づいてバルブ開度が減少し
ていき、仕切板１２に当たると、ボトムバルブ２は再び
閉じる。ボトムバルブ２が仕切板１２に当たって閉じた
時にも、仕切板１２を含むボトムバルブ部から所定量Ｖ
の冷却水が冷却水入口１０からエンジン側に流れるよう
に、仕切板１２にスリット（孔）１３が形成されてい
る。その時、冷却水はスリット１３を通して流れる。こ
れは、サーモバルブ１、ボトムバルブ２全閉時にも、所
定量（水温センサモニタのため等に最低限必要な量）の
水を循環させてエンジンで水の沸騰が生じないようにす
るためである。常時開の通路２３を通してエンジンに水
が循環する場合は、仕切板１２にスリット１３を設けな
くてもよい。

【００１１】また、上記サーモスタット２０を備えたエ
ンジン冷却回路は、ラジエータ２１を経由する第１の冷
却水通路２２と、エンジン冷却水入口とエンジン冷却水
出口とを連通する常時開のバイパス通路２３を含む、ラ
ジエータ２１を経由しない複数の第２の冷却水通路２
３、２４と、第１の冷却水通路２２と第２の冷却水通路
２３、２４の合流部位に設けられたサーモスタット２０
と、を備えたエンジン冷却回路からなる。サーモスタッ
ト２０は上記に説明したものと同じである。

【００１２】つぎに、サーモスタット２０およびエンジ
ン冷却回路の作用を説明する。図５に実線で示すよう
に、サーモバルブ１は、冷却水低温時には閉じており、
ある温度（たとえば、８０℃近傍）で開き始め、温度の
増加とともに開度が単調増加していき、約９０℃で全開
となる。一方、ボトムバルブ２は、低温時には仕切板１
２に当たっており、その時でもスリット１３などによっ
て定まる所定量Ｖが常時流れており、冷却水温度増加と
ともに下方への移動していって徐々に開度が増加し、い
ったんバルブ開度が１００％になり、さらに下方に移動
してくとバルブ開度が減少に転じ、さらに下方に移動し
ていくと冷却水入口１０のバルブ座面に当たって冷却水
入口１０を閉じる。

【００１３】図５に示すように、サーモバルブ全開およ
び中間時（エンジン暖機後の温間時）は、サーモバルブ
１もボトムバルブ２も従来のサーモバルブと同じ特性の
ため、同じように作動する。しかし、サーモバルブ全閉
時（エンジン始動時などの冷却水低温時）は、仕切板１
２によってボトムバルブ２は全閉となる。ただし、最低
限必要な量（水温センサモニタのため等）だけスリット
１３から流れる。図３のように、常時開の通路２３があ
る場合は、スリット１３は無くてもよい。ボトムバルブ
２閉により、エンジン始動直後の燃焼室（金属部分）の
暖機が早くなるので、早期に燃焼が安定する。通常エン
ジンでは、始動時燃料増量時間が減るので、燃費、排気
浄化が向上する。直噴エンジンでは、早期に予混合燃焼
から成層燃焼に移行でき、燃費、排気浄化が向上する。

【００１４】また、サーモバルブ全閉時かつボトムバル
ブ全閉時にも、スリット１３を通して、あるいは常時開
の通路２３を通して、必要最低限量Ｖの冷却水が流れる
ので、水温センサモニタが可能であり、水温コントロー
ルが可能となって、エンジン内での冷却水の沸騰などを
抑制することができる。

【００１５】つぎに、本発明の各実施例に特有な部分と
その作用を説明する。本発明の実施例１では、図１に示
すように、サーモバルブ１がワックス部７の外周面に沿
って、ワックス部７の軸方向に摺動可能とされている。
ワックス部７の上部にはストッパ１１が形成されていて
サーモバルブ１のワックス部７に対する相対移動の上昇
端を規制する。また、ボトムバルブ２もワックス部７か
ら下方に延びるロッド９の外周面に沿ってロッド９の軸
方向に移動可能とされている。バルブ座１７は円板状部
１７ａと円板状部１７ａの内周端から上方に立ち上がる
円筒状部１７ｂを有する。サーモバルブ１は、円板状部
１７ａに下側から当たるフランジ部１ａと、フランジ部
１ａの外径より小の外径を有しフランジ部１ａから立ち
上がり円筒状部１７ｂに摺動可能な円筒部１ｂと、円筒
部１ｂの外周面に形成された半径方向外側に突出するシ
ール部１ｃと、を有する。

【００１６】サーモバルブ１は、温間時の開位置から低
温時の閉位置に接近していくと、シール部１ｃが円筒状
部１７ｂに入り閉となるが、さらに温度が下がってサー
モバルブ１が上昇しようとすると、それまでスプリング
５の付勢によってストッパ１１に当たっていたサーモバ
ルブ１がストッパ１１から離れてワックス部７に相対的
に下方に移動する。これによって、サーモバルブ１に過
大な荷重がかからず、サーモバルブ１の損傷を防止でき
る。また、ボトムバルブ２は、低温時は仕切板１２にあ
たって閉となりスリット１３を通る冷却水だけの循環と
なるが、温度が上がっていくと下降して開いて開度が増
加していき、そこからさらに温度が上がるとさらに下降
して冷却水入口１０の座に近づき座に当たると閉じる。
さらに温度が上がると、ボトムバルブ２は、それまでス
プリング６の付勢によって当たっていたストッパ３から
離れる。これによって、ボトムバルブ２に過大な荷重が
かからず、ボトムバルブ２の損傷を防止できる。

【００１７】本発明の実施例２では、図２に示すよう
に、サーモバルブ１がワックス部７の外周面に摺動不能
に固定されている。本発明の実施例２では、本発明の実
施例１のストッパ１１に相当するストッパは無い。ま
た、ボトムバルブ２もワックス部７から下方に延びるロ
ッド９の外周面に沿ってロッド９の軸方向に移動可能と
されている。バルブ座１７は円板状部１７ａと円板状部
１７ａの内周端から上方に立ち上がる円筒状部１７ｂを
有する。サーモバルブ１は、円板状部１７ａに下側から
当たるフランジ部１ａと、フランジ部１ａの外径より小
の外径を有しフランジ部１ａから立ち上がり円筒状部１
７ｂに摺動可能な円筒部１ｂと、円筒部１ｂの外周面に
形成された半径方向外側に突出するシール部１ｃと、を
有する。サーモバルブ１の円筒部１ｂは、本発明の実施
例１のサーモバルブ１の円筒部１ｂに比べて軸方向に長
く、バルブ座１７の円筒状部１７ｂは、本発明の実施例
１のバルブ座１７の円筒状部１７ｂに比べて軸方向に長
い。

【００１８】サーモバルブ１は、温間時の開位置から低
温時の閉位置に接近していくと、シール部１ｃが円筒状
部１７ｂに入り閉となるが、さらに温度が下がってサー
モバルブ１が上昇しようとすると、シール部１ｃが円筒
状部１７ｂにさらに摺動して入るだけで、円筒状部１７
ｂから過大な荷重を受けない。これによって、サーモバ
ルブ１に過大な荷重がかからず、サーモバルブ１の損傷
を防止できる。また、ボトムバルブ２は、本発明の実施
例１と同様に、低温時は仕切板１２にあたって閉となり
スリット１３を通る冷却水だけの循環となるが、温度が
上がっていくと下降して開いて開度が増加していき、そ
こからさらに温度が上がるとさらに下降して冷却水入口
１０の座に近づき座に当たると閉じる。さらに温度が上
がると、ボトムバルブ２は、それまでスプリング６の付
勢によって当たっていたストッパ３から離れる。これに
よって、ボトムバルブ２に過大な荷重がかからず、ボト
ムバルブ２の損傷を防止できる。

【００１９】本発明の実施例３は、図３に示すように、
本発明の実施例１、２と同類の基本構造を示す。ただ
し、本発明の実施例１のようなサーモバルブ１のワック
ス部７に対する摺動可能構造はもたず、本発明の実施例
２のようなボトムバルブ２のワックス部７から垂下する
ロッド９に対する摺動可能構造はもたない。すなわち、
サーモバルブ１は円板状でワックス部７の外周に固定さ
れており、バルブ座１７も円板状である。ボトムバルブ
２はワックス部７から下方に延びるロッド９に固定され
ている。本発明の何れの実施例にも適用可能な構造の作
用で述べた作用が得られる。

【００２０】本発明の実施例４は、図４に示すように、
エンジン冷却回路を示す。このエンジン冷却回路では、
ラジエータ２１を経由しない、エンジンの入口側と出口
側を接続する常時開の（サーモバルブ１およびボトムバ
ルブ２によって開閉されない）バイパス通路２３が設け
られており、バイパス通路２３には、たとえばヒータ２
７が設けられている。サーモスタット２０は、実施例
１、２、３の何れでもよい。この場合、常時開のバイパ
ス通路２３を通して常に必要最低限の冷却水を循環させ
ることができるので、サーモスタット２０の仕切１２に
は、スリット１３は設けられなくてよい。

【００２１】

【発明の効果】請求項１のサーモスタットによれば、冷
却水低温時には第１のバルブおよび第２のバルブは閉じ
ているかまたは小開度であるため、エンジンを流れる冷
却水の流速が小さく、燃焼室壁を早期に昇温できる。こ
れによって、エンジン始動直後の燃焼室（金属部分）の
暖気が早くなるので、早期に燃焼が安定する。また、通
常エンジンは始動時燃料増量時間が減るので、燃費、排
気浄化が向上する。また、直噴エンジンは、予混合燃焼
から早期に成層燃焼に移行でき、燃費、排気浄化が向上
する。また、本発明のサーモスタットでは、エンジンシ
リンダヘッド・ブロックを通過する冷却水水量を制限す
るのに、従来に比べてバイパス（実開平６−３７５２３
号公報の図１の符号９が付された回路）を新たに設ける
必要はないので、冷却回路全体が複雑となることはな
い。請求項２のサーモスタットによれば、エンジン始動
時にも第２のバルブを通して少量の冷却水が流れるの
で、冷却水の異常昇温、沸騰を防止できる。請求項３の
エンジン冷却回路によれば、サーモスタットで開閉され
ない常時開のバイパス通路を設けたので、エンジン始動
時で第１のバルブ、第２のバルブが閉かまたは小開の時
でも、常時開のバイパス通路を通して所定量の冷却水が
流れ、冷却水の異常昇温、沸騰を防止できる。また、本
発明のエンジン冷却回路では、エンジンシリンダヘッド
・ブロックを通過する冷却水水量を制限するのに、従来
に比べてバイパス（実開平６−３７５２３号公報の図１
の符号９が付された回路）を新たに設ける必要はないの
で、冷却回路全体が複雑となることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のサーモスタットの概略断面
図であり、左半分がサーモバルブ全閉時を、右半分がサ
ーモバルブ全開時を、それぞれ示す。

【図２】本発明の実施例２のサーモスタットの概略断面
図であり、左半分がサーモバルブ全閉時を、右半分がサ
ーモバルブ全開時を、それぞれ示す。

【図３】本発明の実施例３のサーモスタットの概略断面
図であり、左半分がサーモバルブ全閉時を、右半分がサ
ーモバルブ全開時を、それぞれ示す。

【図４】本発明の実施例４のエンジン冷却回路図であ
る。

【図５】本発明のサーモスタットと従来（通常）のサー
モスタットのバルブ開度対温度特性図である。

【図６】従来のサーモスタットの概略断面図であり、左
半分がサーモバルブ全閉時を、右半分がサーモバルブ全
開時を、それぞれ示す。

【符号の説明】

１ サーモバルブ ２ ボトムバルブ ３ ストッパ ４ ロッド ５ スプリング ６ スプリング ７ ワックス部 ８ 冷却水入口 ９ ロッド １０ バイパス １１ ストッパ １２ 仕切板 １３ スリット １４ 冷却水入口 １５ 冷却水出口 １６ スプリング受け部材 １７ バルブ座 １８ 支持梁 １９ ケーシング ２０ サーモスタット ２１ ラジエータ ２２ 第１の冷却水通路 ２３、２４ 第２の冷却水通路 ２５ エンジンウォータポンプ ２６ エンジン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラジエータを経由する第１の冷却水通路
   と接続する冷却水入口を開閉する第１のバルブと、 ラジエータを経由しない１以上の第２の冷却水通路の１
   つの通路と接続する冷却水入口を開閉する第２のバルブ
   と、を備えたサーモスタットであって、 前記第１のバルブは水温上昇に伴い単調増加するバルブ
   開度特性を有しており、 前記第２のバルブは水温上昇に伴い増加しそれから減少
   するバルブ開度特性を有している、サーモタット。
2. 【請求項２】 前記第２のバルブの初期バルブ開度を０
   より大の所定値に設定した請求項１記載のサーモスタッ
   ト。
3. 【請求項３】 ラジエータを経由する第１の冷却水通路
   と、 エンジン冷却水入口とエンジン冷却水出口とを連通する
   常時開のバイパス通路を含む、ラジエータを経由しない
   複数の第２の冷却水通路と、 第１の冷却水通路と第２の冷却水通路の合流部位に設け
   られたサーモスタットと、を備えたエンジン冷却回路で
   あって、 前記サーモスタットが、 前記第１の冷却水通路と接続する冷却水入口を開閉する
   第１のバルブと、 前記第２の冷却水通路の常時開以外の１つの通路と接続
   する冷却水入口を開閉する第２のバルブと、を備え、 前記第１のバルブは水温上昇に伴い単調増加するバルブ
   開度特性を有しており、 前記第２のバルブは水温上昇に伴い増加しそれから減少
   するバルブ開度特性を有している、エンジン冷却回路。