JP2004263587A - 車両冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】サーモスタットの長寿命化及びウォータポンプの駆動力低減、耐久性向上を図ることができる車両冷却装置を提供すること。
【解決手段】サーモスタット３には、メインバルブ２９及びサーモエレメント２４が設けられている。メインバルブ２９は、ラジエータ２への冷却水の流量とラジエータ２を迂回して冷却水が流れる流路への冷却水の流量との流量配分をバルブ開度に応じて制御する。サーモエレメント２４は、冷却水の温度に応じてバルブ開度を変化させる。また、サーモスタット３は、メインバルブ後流室２３を流れる冷却水を水温感温部２５の外周面２５ａに導流する導流部３９を備えている。
【選択図】 図２
【解決手段】サーモスタット３には、メインバルブ２９及びサーモエレメント２４が設けられている。メインバルブ２９は、ラジエータ２への冷却水の流量とラジエータ２を迂回して冷却水が流れる流路への冷却水の流量との流量配分をバルブ開度に応じて制御する。サーモエレメント２４は、冷却水の温度に応じてバルブ開度を変化させる。また、サーモスタット３は、メインバルブ後流室２３を流れる冷却水を水温感温部２５の外周面２５ａに導流する導流部３９を備えている。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両冷却装置に係り、詳しくは、ラジエータへの流路及びラジエータを迂回して冷媒が流れる各流路に冷媒流量を分配するメインバルブの構成と、ウォータポンプの入口の構成とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両冷却装置を図５に示す。この車両冷却装置５１は、エンジン５３側に冷却水を吐出するウォータポンプ５５と、冷却水の温度に応じてバルブの開度を制御するサーモスタット５４とを備える。車両冷却装置５１は、サーモスタット５４がラジエータ５２を通過して流れる冷却水とエンジン５３から直接流入される冷却水との流量バランスを制御することで、エンジン５３の水温を所定温度に保つものである。
【０００３】
図６に示すように、サーモスタット５４のハウジング５９内には、ラジエータ５２のラジエータ導出口５２ａからの冷却水が流れる第１流路５８が形成されている。また、サーモスタット５４には、ウォータポンプ５５の吸込流路５５ａ及びエンジン５３のエンジン導出口５３ａからの冷却水が流れる第２流路５６が接続されている。ハウジング５９内にはサーモエレメント６０の水温感温部６０ａが収容されている。サーモエレメント６０にはメインバルブ６１及びバイパスバルブ６２が取り付けられており、メインバルブ６１及びバイパスバルブ６２は第１流路５８及び第２流路５６の開閉を制御する。
【０００４】
また、ハウジング５９内において第２流路５６と吸込流路５５ａとの間には、第２流路５６からの冷却水を水温感温部６０ａに導流させるための導流堰６３が形成されている（例えば、特許文献１，２参照）。よって、第２流路５６からの冷却水は、ウォータポンプ５５側に流れる前に、ヒータ流路５７及び第１流路５８からの冷却水と混合されて水温感温部６０ａに接するため、サーモスタット５４によって冷却水の水温を精密に制御することができる。
【０００５】
このような構成のサーモスタット５４は、冷却水をラジエータ５２から第１流路５８を介してエンジン５３へ供給するようになっている。エンジン始動時には冷却水が低温であるため、冷却水が第２流路５６、ヒータ流路５７及びウォータポンプ５５を介してエンジン５３に戻される。暖気運転後に冷却水が所定の温度に到達すると、サーモエレメント６０内のワックスが膨張し、ピストン６４を突出させる。即ち、ピストン６４は温度に応じて突出する。このピストン６４の突出量によって、メインバルブ６１のバルブ開度が増加して第１流路５８が開放状態になるとともに、バイパスバルブ６２のバルブ開度が減少する。従って、ラジエータ５２にて冷却された冷却水は、前記２つのバルブ６１，６２のバルブ開度による各流路５６〜５８の分配比に応じてウォータポンプ５５に流入し、エンジン５３のエンジン導入口５３ｂへ導出される。また、エンジン５３より導出された冷却水は、ラジエータ５２（第１流路５８）、第２流路５６及びヒータ流路５７に分配される。そして、ピストン６４の突出量が設定値以上になると、第２流路５６が遮断される。
【０００６】
【特許文献１】
実開昭６０−１３１６２５号公報
【特許文献２】
実開昭６２−８５７７７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ハウジング５９においてウォータポンプ５５の吸込流路５５ａが接続される部分は、ハウジング５９の外周部分（メインバルブ６１の外径側）に配置されている。そのため、ウォータポンプ５５を駆動させて冷却水を導流させると、吸込流路５５ａ側への水圧及びフローフォースがメインバルブ６１を含む可動部に対して作用する。その結果、メインバルブ６１のシール面６１ａ、メインバルブ６１のバルブ支持部６５及びサーモエレメント６０の外筒部等に偏摩耗が発生し、サーモスタット５４の更なる長寿命化を図ることが困難になる。
【０００８】
また、この構造のサーモスタット５４を採用した場合、導流堰６３は前述の如く冷却水の水温を制御するために必須の構成となるが、円滑な流れが阻害されることとなり、ハウジング５９内での通水抵抗の上昇を招いてしまう。即ち、ハウジング５９内での各流路５６〜５８からの冷却水の混合は、最適水温制御性と通水抵抗との冷却系要素特性において背反する。その結果、ウォータポンプ５５の駆動力を大きくして冷却水を導流する必要性が生じる。また、ウォータポンプ５５の吸込み側に通水抵抗が大きい部位が存在すると、キャビテーションが発生し易くなり、ウォータポンプ５５の耐久性が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、サーモスタットの長寿命化及びウォータポンプの駆動力低減、耐久性向上を図ることができる車両冷却装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、冷媒によって車外への放熱を行う車両冷却装置において、ラジエータへの冷媒流量と前記ラジエータを迂回して冷媒が流れる各流路のうち少なくとも一つの流路への冷媒流量との流量配分をバルブ開度に応じて制御するメインバルブと、冷媒の温度に応じてバルブ開度を変化させるサーモエレメントとを有し、前記メインバルブを介し、冷媒を循環させるウォータポンプの入口と前記ラジエータ下流のラジエータ流路とが前記メインバルブの作動方向に沿って対向配置されるとともに、前記サーモエレメントの感温部が、前記メインバルブに対し前記ウォータポンプの入口側に配置されることを要旨とする。この発明においては、ウォータポンプの入口とラジエータ流路とがメインバルブの作動方向に沿って対向配置されるため、ウォータポンプを駆動させて冷媒を導流させると、メインバルブを含む可動部の作動方向に沿って水圧及びフローフォースが作用する。その結果、車両冷却装置を構成するサーモスタットの各部材に偏摩耗が発生するのを防止できるため、サーモスタットの更なる長寿命化を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記メインバルブの下流側のメインバルブ後流室を流れる冷媒の一部を、前記感温部の外周面に導流する第１導流機構が設けられていることを要旨とする。この発明においては、メインバルブ後流室を流れる冷媒の一部が第１導流機構によって感温部の外周面に導流される。よって、サーモエレメントは冷媒の温度変化を確実に検出するため、車両冷却装置によって冷媒の水温を制御することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記感温部の外周面に沿って導流された冷媒を、前記メインバルブ後流室を流れる冷媒に合流させる第２導流機構が設けられていることを要旨とする。この発明においては、ラジエータ流路からの冷媒がメインバルブ後流室に流速が高い状態で流入することにより、感温部の外周面に導流された冷媒は圧力の低いメインバルブ後流室へと流れ、冷媒の一部が再び感温部の外周面に導流される。よって、感温部の外周面に導流される冷媒の流れをより一層促進することができる。従って、第２導流機構を利用することによっても、冷媒が感温部の外周面に導流されるため、第１導流機構を小型化することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項２または請求項３に記載の発明において、前記感温部の外周面または前記メインバルブ後流室を流れる冷媒が、前記ウォータポンプの入口に導流されることを要旨とする。この発明においては、冷媒の流れが導流堰等によって遮られることがなくなるため、ウォータポンプの入口側の通水抵抗が小さくなる。そのため、ウォータポンプの駆動力を大きくして冷媒を導流する必要がない。よって、ウォータポンプの入口側にキャビテーションが発生するのを防止することができるため、ウォータポンプの駆動力低減、耐久性向上を図ることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記メインバルブ及び前記サーモエレメントを内部に有するハウジングに、前記ラジエータを迂回して冷媒が流れる流路が複数接続され、それら流路のうち少なくとも一つが前記メインバルブ後流室に連通されていることを要旨とする。この発明においては、ラジエータを迂回して冷媒が流れる各流路のうち少なくとも一つの流路からの冷媒が感温部の外周面に導流され易くなるため、サーモエレメントによって冷媒の温度変化をより精密に検出することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記第１導流機構は、前記感温部を支持する支持部材、前記感温部を構成するハウジング部材、前記メインバルブをバルブ開度が小さくなる方向に付勢させるスプリングを支持するスプリング支持部材及び前記サーモエレメントを内部に有するハウジングのうち少なくとも一つに一体形成されることを要旨とする。この発明においては、第１導流機構が、支持部材、サーモエレメント、スプリング支持部材及びハウジングのうち少なくとも一つと一体化されるため、車両冷却装置を構成するサーモスタットを構成する部品点数を低減できる。よって、サーモスタットの製造コストを低減させることができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記第２導流機構は、前記感温部を構成するハウジング部材、前記サーモエレメントを内部に有するハウジング及び前記メインバルブのうち少なくとも一つに形成されることを要旨とする。この発明においては、第２導流機構が、サーモエレメント、ハウジング及びメインバルブのうち少なくとも一つと一体的に構成されるため、ハウジング内における第２導流機構の配置スペースが小さくて済む。よって、車両冷却装置を構成するサーモスタットを小型化させることができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明では、請求項２〜請求項７のうちいずれか一項に記載の発明において、前記第１導流機構が形成される部材及び前記第２導流機構が形成される部材のうち少なくとも一方に、前記メインバルブをバルブ開度が小さくなる方向に付勢するスプリングが前記サーモエレメントと同心円上に配置され、前記スプリングの捨て巻き部を収容する捨て巻き部収容部が形成されることを要旨とする。この発明においては、中央部分よりも巻線間のピッチが小さいスプリングの捨て巻き部が捨て巻き部収容部内に収容されるため、感温部の外周面に導流される冷媒の流れがスプリングによって遮られにくくなる。よって、冷媒の通水抵抗が低減されるため、感温部の外周面に導流される冷媒の流れをより一層促進できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示すように、車両冷却装置としてのエンジン冷却装置１は、ラジエータ２、サーモスタット３、エンジン４に駆動される機械駆動式のウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）５及び車室内の暖房を行うヒータ６を備えている。ラジエータ２には、図示しない冷却ファン、ラジエータキャップ７及びリザーブタンク８が設けられている。冷却ファンは、ラジエータ２への送風により、ラジエータ２内の冷媒としての冷却水を冷却して車外への放熱を行うためのものである。ラジエータキャップ７は、エンジン冷却装置１内を流れる冷却水の圧力を一定に保持するためのものである。リザーブタンク８は、水温変化によって冷却水の体積が大きくなった場合に、冷却水の一部を貯蔵するためのものである。
【００１９】
ラジエータ２は、ラジエータ冷却水導入口９及びラジエータ冷却水導出口１０を備えている。ラジエータ冷却水導入口９は、接続流路１１を介してエンジン４に設けられたエンジン冷却水導出口１２に接続されている。ラジエータ冷却水導出口１０は、ラジエータ流路としての第１流路１３を介してサーモスタット３に接続されている。第１流路１３にはラジエータ冷却水導出口１０側からの冷却水が流れるようになっている。サーモスタット３は、ウォータポンプ５を介してエンジン冷却水導入口１４に接続されている。
【００２０】
サーモスタット３は、接続流路１１から分岐した流路としての第２流路１５及び接続流路１１を介してエンジン４のエンジン冷却水導出口１２に接続されている。また、サーモスタット３は、接続流路１１から分岐した流路としてのヒータ流路１７及び接続流路１１を介してエンジン冷却水導出口１２に接続され、ヒータ流路１７には前記ヒータ６が介装されている。第２流路１５及びヒータ流路１７にはエンジン冷却水導出口１２側からの冷却水が流れるようになっている。
【００２１】
前記ウォータポンプ５は、サーモスタット３の下流側とエンジン４のエンジン冷却水導入口１４との間に配置されている。ウォータポンプ５は、エンジン冷却装置１内の冷却水を循環させるための装置となっている。従って、エンジン４が稼働しているとき、ヒータ６には常時冷却水が流れ、冷却水がヒータ６を通過するときに、熱交換によって車室内の暖房が行われる。
【００２２】
また、サーモスタット３は、エンジン冷却水の温度に応じて第１流路１３、第２流路１５及びヒータ流路１７の流量配分を制御する。本実施形態において、エンジン冷却装置１はエンジン入口水温感温して冷却水を分配制御するように構成されている。
【００２３】
図２に示すように、サーモスタット３はハウジング１８及びバルブ駆動部１９を備えている。ハウジング１８は、エンジン４によって高温化した冷却水の温度よりも融点が高い耐熱プラスチック等の合成樹脂によって形成されている。なお、ハウジング１８は金属によって形成されていてもよい。
【００２４】
ハウジング１８内には、前記第１流路１３に連通するメイン流路２２が形成されている。メイン流路２２は、ラジエータ２のラジエータ冷却水導出口１０側から導入される冷却水を、後記するメインバルブ２９の下流側のメインバルブ後流室２３に導入するためのものである。また、ハウジング１８には、前記第２流路１５及び前記ヒータ流路１７が接続されている。第２流路１５及びヒータ流路１７は、エンジン４のエンジン冷却水導出口１２側から導入される冷却水をメインバルブ後流室２３に導入するためのものである。
【００２５】
第２流路１５及びヒータ流路１７は、メインバルブ後流室２３の合流部２３ａにおいてメイン流路２２と合流するようになっている。つまり、合流部２３ａには第２流路１５及びヒータ流路１７の開口端が位置している。従って、第２流路１５、ヒータ流路１７及びメイン流路２２からの冷却水が合流部２３ａにおいて混合される。合流部２３ａに導入された冷却水は、ウォータポンプ５を介してエンジン４側へ導出されるようになっている。なお、メインバルブ後流室２３は、ハウジング１８の内周面と後記するサーモエレメント２４の外周部とによって囲まれる部分であり、合流部２３ａは、メインバルブ後流室２３の周方向における一部分である。
【００２６】
ハウジング１８の下流側開口端には、ウォータポンプ５の入口としての吸込流路５ａがガスケット５ｂを介して接続されている。吸込流路５ａはメインバルブ後流室２３に連通している。吸込流路５ａは、ハウジング１８においてピストン２６の出没方向、即ち後記するメインバルブ２９の作動方向に沿ってメイン流路２２と対向配置されている。吸込流路５ａは、ハウジング１８においてメイン流路２２と同軸上に配置されている。
【００２７】
前記バルブ駆動部１９を構成するサーモエレメント２４は、略円筒状をなす感温部としての水温感温部２５を備えている。水温感温部２５は、メインバルブ２９に対し吸込流路５ａ側、即ち、メインバルブ後流室２３内に配置されている。水温感温部２５は、ハウジング１８に係止された後記するフレーム３３によって摺動可能に支持されている。水温感温部２５内には図示しないワックスが収容されている。ワックスは、水温感温部２５に接触する冷却水の温度に応じて膨張または収縮するようになっている。
【００２８】
サーモエレメント２４には、棒状をなすピストン２６が円筒状をなすガイド部２７から出没可能に設けられている。ガイド部２７の先端部及びピストン２６はメイン流路２２内に配置されている。ピストン２６の先端部は、ハウジング１８の内側面に形成された嵌合凹部１８ａ内に嵌合されている。ピストン２６は、ワックスの膨張によってガイド部２７から突出し、ワックスの収縮によってガイド部２７内に没入するようになっている。よって、ガイド部２７は、ピストン２６の突出時にウォータポンプ５の吸込流路５ａ側に移動し、ピストン２６の没入時にメイン流路２２側に移動するようになっている。
【００２９】
ガイド部２７の基端には、ピストン２６の出没方向から見て円形状をなすメインバルブ２９が設けられている。メインバルブ２９は、メインバルブ後流室２３とメイン流路２２との連通部分に設けられており、ガイド部２７に対して一体的に固定されている。メインバルブ２９は、閉状態においてメイン流路２２を遮断し、図４に示す開状態においてメイン流路２２からの冷却水をメインバルブ後流室２３に導出させるようになっている。
【００３０】
図２に示すように、メインバルブ２９を補強する金属板には、第２導流機構としての導流部３２が形成されている。導流部３２は、ピストン２６の出没方向から見て円形状をなしている。導流部３２は、円弧状に形成されており、メインバルブ２９側に向かって凸状をなしている。導流部３２は、水温感温部２５の外周面２５ａに導流された冷却水を導流部３２に沿って導流させることにより、メインバルブ２９とハウジング１８との隙間及び合流部２３ａを流れる冷却水に合流させるようになっている。
【００３１】
前記水温感温部２５は、支持部材、ハウジング部材及びスプリング支持部材としてのフレーム３３によって摺動可能に支持されている。フレーム３３はメインバルブ２９よりも下流側に配置されている。図３に示すように、フレーム３３は、ピストン２６の出没方向から見てほぼ円形状をなしている。フレーム３３の外周部には一対の係止片３４が形成されている。各係止片３４は、フレーム３３において互いに反対側に配置されている。一方の係止片３４は、ハウジング１８の周方向において合流部２３ａの下流側に配置されている。図２に示すように、各係止片３４は、メインバルブ後流室２３において前記ハウジング１８の内側面に形成された係止凹部３５に係止されている。各係止片３４は各係止凹部３５に対して下流側に係止されている。フレーム３３の周方向おいて係止片３４が配置される部分は、フレーム３３の径方向から見て断面略Ｕ字状に形成されており、ウォータポンプ５の吸込流路５ａ側に向かって凸状をなしている。
【００３２】
フレーム３３には、断面略コ字状をなす捨て巻き部収容部３６が形成されている。捨て巻き部収容部３６は、水温感温部２５と同心円上に配置されており、フレーム３３の周方向に沿って延びている。捨て巻き部収容部３６内には、スプリングとしてのリターンスプリング３７の一端部に形成された捨て巻き部３７ａが収容されている。リターンスプリング３７は水温感温部２５と同心円上に配置されている。リターンスプリング３７の他端部は、メインバルブ２９に形成された捨て巻き部収容部３８に係止されている。リターンスプリング３７の他端部に形成された捨て巻き部３７ｂは、図２の如く、前記導流部３２からメインバルブ後流室２３及び前記合流部２３ａへの冷却水の流れを阻害しないように、捨て巻き部収容部３８に設置されている。リターンスプリング３７の捨て巻き部３７ａ，３７ｂを形成する巻線間のピッチは、リターンスプリング３７の中央部分を形成する巻線間のピッチよりも小さくなっている。リターンスプリング３７の捨て巻き部３７ａ，３７ｂは、バネ定数に寄与しない部分である。リターンスプリング３７は、フレーム３３及びメインバルブ２９を互いに離間する方向に付勢するようになっている。ここで、フレーム３３は係止凹部３５に係止されているため、ピストン２６は、ワックスの収縮時にリターンスプリング３７に付勢されて前記ガイド部２７内に没入し、メインバルブ２９は閉状態となる。
【００３３】
図３に示すように、フレーム３３の外周部分には、第１導流機構としての一対の導流部３９が一体形成されている。各導流部３９は、フレーム３３において前記各係止片３４と捨て巻き部収容部３６との間に配置されている。各導流部３９は各係止片３４よりも幅広に形成されている。図２に示すように、各導流部３９は、略円弧状に形成されており、下流側に向かって凸状をなしている。一方の導流部３９は、ハウジング１８の周方向において合流部２３ａの下流側に配置されている。導流部３９は、合流部２３ａを流れる冷却水の一部を導流部３９に沿って導流させることにより、捨て巻き部収容部３６の近傍に導流するようになっている。そして、捨て巻き部収容部３６近傍に導流された冷却水は、フレーム３３の内周部分に沿って上流側に導流され、水温感温部２５の外周面２５ａに導流されるようになっている。その後、外周面２５ａに導流された冷却水は、メインバルブ２９の前記導流部３２によってメインバルブ２９とハウジング１８との隙間及び合流部２３ａを流れる冷却水に合流する。従って、フレーム３３及び導流部３２によって導流される冷却水は、ハウジング１８の内側面、係止片３４、導流部３９、水温感温部２５の外周面２５ａ及び導流部３２の順に流れるタンブル流れとなる。なお、導流部３９に導流されない冷却水は、ウォータポンプ５の吸込流路５ａに導流される。
【００３４】
このフレーム３３の形状は、前記従来技術の問題点を解決するための構成である。よって、サーモスタット３は、第２流路１５、ヒータ流路１７及びメイン流路２２からの冷却水を混合することにより、冷却水の温度を最適化するようになっている。エンジン４の始動時には冷却水が低温であるため、ウォータポンプ５が駆動すると、エンジン４を通過した冷却水は、第２流路１５及びヒータ流路１７を循環する。このとき、第２流路１５及びヒータ流路１７からの冷却水が合流部２３ａにおいて混合される。そして、混合された冷却水の一部が、導流部３９によりフレーム３３を介して水温感温部２５の外周面２５ａに導流され、水温感温部２５によって感温される。この場合、サーモスタット３のメインバルブ２９は閉状態にあるため、第１流路１３及びラジエータ２に冷却水が流れることはない。
【００３５】
そして、エンジン冷却水温が上昇し、水温感温部２５の外周面２５ａに導流された冷却水が冷却水制御温度近傍になると、水温感温部２５内のワックスが膨張することにより、図４に示すように、サーモエレメント２４のピストン２６が温度に応じて突出し、メインバルブ２９が開状態となる。このとき、メイン流路２２からの冷却水が、リターンスプリング３７の外周部においてピストン２６の出没方向に沿って流れ、合流部２３ａにおいて第２流路１５及びヒータ流路１７からの冷却水と混合される。そして、混合された冷却水の一部が、導流部３９によりフレーム３３を介して水温感温部２５の外周面２５ａに導流され、水温感温部２５によって感温される。このピストン２６の突出量によって、メインバルブ２９のバルブ開度が大きくなるのに伴い、第１流路１３及びラジエータ２を通過する冷却水の流量は徐々に増加する。よって、エンジン４を通過した冷却水は、第２流路１５及びヒータ流路１７に加え、第１流路１３を循環する。
【００３６】
その結果、冷却水がラジエータ２に流れ、ラジエータ２を通過する冷却水が車速による送風及び前記冷却ファンの送風によって冷却される。この場合、メインバルブ２９のバルブ開度によって、第１流路１３と第２流路１５とヒータ流路１７とを流れる冷却水の流量の分配比率が変化する。具体的には、メインバルブ２９のバルブ開度が大きくなるのに伴い、第１流路１３の通水抵抗が小さくなるため、第１流路１３及びラジエータ２を通過する冷却水の流量は徐々に増加する。
【００３７】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ハウジング１８に、ウォータポンプ５の吸込流路５ａとメイン流路２２とがメインバルブ２９の作動方向に沿って対向配置されるため、ウォータポンプ５を駆動させて冷却水を導流させると、メインバルブ２９を含む可動部の作動方向に沿って水圧及びフローフォースが作用する。よって、冷却水の圧力は、メインバルブ２９の円周方向において均一化される。その結果、サーモスタット３を構成する各部材に偏摩耗が発生するのを防止できる。例えば、ガイド部２７の内側面、メインバルブ２９のシール面２９ａ及びフレーム３３の各係止片３４等に偏摩耗が発生するのを防止できる。よって、サーモスタット３の更なる長寿命化を図ることができる。
【００３８】
また、冷却水の流量分布がメインバルブ２９の円周方向にほぼ均一化され、冷却水の殆どがリターンスプリング３７の外周部を流れる軸流に整流されるため、ハウジング１８内を流れる冷却水の通水抵抗を一層小さくすることができる。
【００３９】
しかも、合流部２３ａを流れる冷却水の一部が導流部３９によってフレーム３３を介して水温感温部２５の外周面２５ａに導流される。よって、従来のように導流堰６３を設けなくても、サーモエレメント２４はエンジン４から導出される冷却水の温度変化を確実に検出するため、エンジン冷却装置１によって冷却水の水温を精密に制御することができる。
【００４０】
（２）冷却水が、従来のように導流堰６３等によって遮られることなく流れるため、ハウジング１８内の通水抵抗が小さくなる。そのため、駆動力の小さいウォータポンプ５を用いることができる。
【００４１】
また、ウォータポンプ５の上流側の通水抵抗低減により、吸込流路５ａ側にキャビテーションが発生するのを防止することができるため、ウォータポンプ５の駆動力低減、耐久性向上を図ることができる。
【００４２】
（３）第２流路１５及びヒータ流路１７は合流部２３ａに連通されている。そのため、第２流路１５及びヒータ流路１７からの冷却水がメインバルブ後流室２３に流れ易くなる。よって、混合された冷却水が導流部３９から水温感温部２５の外周面２５ａに導流され易くなるため、サーモエレメント２４によって冷却水の温度変化をより精密に検出することができる。
【００４３】
（４）メイン流路２２からの冷却水が合流部２３ａに流速が高い状態で流入することにより、第２流路１５、ヒータ流路１７及び水温感温部２５の外周面２５ａに導流された冷却水は、ジェット効果により、圧力の低い合流部２３ａへと流れる。そして、冷却水の一部は再び水温感温部２５の外周面２５ａに導流される。よって、水温感温部２５の外周面２５ａに導流される冷却水のタンブル流れを促進することができる。従って、フレーム３３及び導流部３９を小型化できる。また、メイン流路２２からの冷却水の流速の高さを利用して、第２流路１５、ヒータ流路１７及び導流部３２から冷却水を少ないスペース及び時間で混合することができ、小型化及び水温制御の精密化ができる。
【００４４】
（５）合流部２３ａには第２流路１５及びヒータ流路１７の開口端が位置している。そのため、メインバルブ２９が開くのに従ってメイン流路２２から流れ込んだ冷却水の流速が高くなるのに伴い、合流部２３ａの圧力が低くなるため、第２流路１５及びヒータ流路１７を流れる冷却水はジェット効果により圧力の低い合流部２３ａへと強制的に吸い出される。よって、合流部２３ａを流れる冷却水の流量がより一層増加して流速が高くなるため、水温感温部２５の外周面２５ａに導流された冷却水は、ジェット効果により、メインバルブ２９の導流部３２を介して圧力の低い合流部２３ａへと流れる。そして、冷却水の一部が再び水温感温部２５の外周面２５ａに導流される。従って、水温感温部２５の外周面２５ａに導流される冷却水のタンブル流れをより一層促進することができる。
【００４５】
（６）リターンスプリング３７をメインバルブ２９との間で保持するのに用いられているフレーム３３が、冷却水を水温感温部２５の外周面２５ａに導流する機能も有しているため、冷却水を導流するための部材をフレーム３３とは別々に設けなくても済む。よって、サーモスタット３を構成する部品点数が低減されるため、サーモスタット３の製造コストを低減できる。
【００４６】
（７）中央部分よりも巻線間のピッチが小さいリターンスプリング３７の捨て巻き部３７ａ，３７ｂが捨て巻き部収容部３６，３８内に収容されるため、水温感温部２５の外周面２５ａに導流される冷却水のタンブル流れがリターンスプリング３７によって遮られにくくなる。よって、タンブル流れの通水抵抗が低減されるため、水温感温部２５の外周面２５ａに必要流量の冷却水を確実に導流させることができる。
【００４７】
（８）メインバルブ２９の導流部３２は、水温感温部２５の外周面２５ａに導流された冷却水を、合流部２３ａを流れる冷却水に合流させるようになっている。それにより、合流部２３ａを流れる冷却水の動圧効果により、第２導流部を流れる流量が増加する。よって、水温感温部２５の外周面２５ａに導流される冷却水のタンブル流れをより一層促進することができる。従って、導流部３２を利用することによっても、冷却水が水温感温部２５の外周面２５ａに導流されるため、フレーム３３を小型化することができる。
【００４８】
また、水温感温部２５の外周面２５ａから合流部２３ａに導流される冷却水と合流部２３ａを流れる冷却水とが衝突しないように導流部３２の形状を設定することにより、冷却水の流れに圧力損失が生じたり、乱れが生じたりするのを防止することができる。
【００４９】
（９）フレーム３３に形成される係止片３４の一方がハウジング１８の周方向において合流部２３ａの下流側に配置されているため、導流部３９の一方もハウジング１８の周方向において合流部２３ａの下流側に配置される。そのため、合流部２３ａを流れる冷却水がフレーム３３に流れ易くなる。よって、冷却水がフレーム３３から水温感温部２５の外周面２５ａに導流され易くなるため、サーモエレメント２４によって冷却水の温度変化をより精密に検出することができる。
【００５０】
（１０）導流部３２がメインバルブ２９と一体的に構成されるため、ハウジング１８内における導流部３２の配置スペースが小さくて済む。よって、サーモスタット３を小型化させることができる。
【００５１】
（１１）従来のバイパスバルブ６２が廃止されるため、メインバルブ２９の下流側にウォータポンプ５の吸込流路５ａを近接させて配置できる。よって、サーモスタット３をより一層小型化できる。
【００５２】
なお、前記実施形態は以下のように変更してもよい。
・フレーム３３の一部に導流部３９を形成する代わりに、ハウジング１８の内側面に、冷却水を水温感温部２５の外周面２５ａに導流する導流壁を形成してもよい。また、フレーム３３を、水温感温部２５を支持する支持部材とリターンスプリング３７を支持するスプリング支持部材とに分割し、支持部材またはスプリング支持部材に導流部３９を形成してもよい。さらに、導流部３９が形成されるフレーム３３を水温感温部２５に一体化させてもよい。
【００５３】
・前記実施形態において、第２流路１５及びヒータ流路１７のうちいずれか一方を、合流部２３ａに連通するようにしてもよい。
・前記実施形態において、導流部３２をメインバルブ２９とは別々に配置してもよい。また、導流部３２をハウジング１８の内側面に形成してもよい。なお、導流部３２は省略されていてもよい。
【００５４】
・前記実施形態では、ウォータポンプ５には、エンジン４に駆動される機械駆動式のものが用いられていたが、モータに駆動される電動式のものを用いてもよい。
【００５５】
・前記実施形態では、サーモエレメント２４は、エンジン入口水温を感温していたが、エンジン出口水温等の他の部位を感温していてもよい。
・前記各実施形態では、冷媒として冷却水が用いられていたが、例えば低粘度のオイル等を冷媒として用いてもよい。
【００５６】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）請求項２または６において、前記第１導流機構は、前記サーモエレメントを内部に有するハウジングの周方向において、前記ラジエータ流路と同ラジエータを迂回して冷媒が流れる各流路のうち少なくとも一つの流路との合流部の下流側に配置されていることを特徴とする車両冷却装置。よって、上記（イ）によれば、冷媒を第１導流機構から感温部の外周面に導流させるのがより一層容易になる。
【００５７】
（ロ）ラジエータへの冷媒流量と前記ラジエータを迂回して冷媒が流れる各流路のうち少なくとも一つの流路への冷媒流量との流量配分をバルブ開度に応じて制御するメインバルブと、冷媒の温度に応じてバルブ開度を変化させるサーモエレメントとを有し、前記メインバルブを介し、前記サーモエレメントを内部に有するハウジングの開口端と前記ラジエータ下流のラジエータ流路とが前記メインバルブの作動方向に沿って対向配置されるとともに、前記サーモエレメントの感温部が、前記メインバルブに対し前記ハウジングの開口端側に配置されることを特徴とするサーモスタット。
【００５８】
（ハ）上記（ロ）において、前記メインバルブの下流側のメインバルブ後流室を流れる冷媒の一部を、前記感温部の外周面に導流する第１導流機構が設けられていることを特徴とするサーモスタット。
【００５９】
（ニ）上記（ロ）または（ハ）において、前記感温部の外周面に沿って導流された冷媒を、前記メインバルブ後流室を流れる冷媒に合流させる第２導流機構が設けられていることを特徴とするサーモスタット。
【００６０】
（ホ）上記（ハ）において、前記第１導流機構は、前記感温部を支持する支持部材、前記感温部を構成するハウジング部材、前記メインバルブをバルブ開度が小さくなる方向に付勢させるスプリングを支持するスプリング支持部材及び前記ハウジングのうち少なくとも一つに一体形成されることを特徴とするサーモスタット。
【００６１】
（ヘ）上記（ニ）において、前記第２導流機構は、前記感温部を構成するハウジング部材、前記ハウジング及び前記メインバルブのうち少なくとも一つに形成されることを特徴とするサーモスタット。
【００６２】
（ト）上記（ハ）〜（ヘ）のうちのいずれかにおいて、前記第１導流機構が形成される部材及び前記第２導流機構が形成される部材のうち少なくとも一方に、前記メインバルブをバルブ開度が小さくなる方向に付勢するスプリングが前記サーモエレメントと同心円上に配置され、前記スプリングの捨て巻き部を収容する捨て巻き部収容部が形成されることを特徴とするサーモスタット。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、サーモスタットの長寿命化、ウォータポンプの駆動力低減、耐久性向上及び冷却系のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるエンジン冷却装置の概略図。
【図２】サーモスタットの正断面図。
【図３】サーモスタットの下面図。
【図４】サーモスタットの正断面図。
【図５】従来技術におけるエンジン冷却装置の概略図。
【図６】従来技術におけるサーモスタットの正断面図。
【符号の説明】
１…車両冷却装置としてのエンジン冷却装置、２…ラジエータ、３…サーモスタット、５…ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）、５ａ…入口としての吸込流路、１３…ラジエータ流路としての第１流路、１５…流路としての第２流路、１７…流路としてのヒータ流路、１８…ハウジング、２３…メインバルブ後流室、２３ａ…合流部、２４…サーモエレメント、２５…感温部としての水温感温部、２５ａ…外周面、２９…メインバルブ、３２…第２導流機構としての導流部、３３…支持部材、ハウジング部材及びスプリング支持部材としてのフレーム、３６，３８…捨て巻き部収容部、３７…スプリングとしてのリターンスプリング、３７ａ，３７ｂ…捨て巻き部、３９…第１導流機構としての導流部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両冷却装置に係り、詳しくは、ラジエータへの流路及びラジエータを迂回して冷媒が流れる各流路に冷媒流量を分配するメインバルブの構成と、ウォータポンプの入口の構成とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両冷却装置を図５に示す。この車両冷却装置５１は、エンジン５３側に冷却水を吐出するウォータポンプ５５と、冷却水の温度に応じてバルブの開度を制御するサーモスタット５４とを備える。車両冷却装置５１は、サーモスタット５４がラジエータ５２を通過して流れる冷却水とエンジン５３から直接流入される冷却水との流量バランスを制御することで、エンジン５３の水温を所定温度に保つものである。
【０００３】
図６に示すように、サーモスタット５４のハウジング５９内には、ラジエータ５２のラジエータ導出口５２ａからの冷却水が流れる第１流路５８が形成されている。また、サーモスタット５４には、ウォータポンプ５５の吸込流路５５ａ及びエンジン５３のエンジン導出口５３ａからの冷却水が流れる第２流路５６が接続されている。ハウジング５９内にはサーモエレメント６０の水温感温部６０ａが収容されている。サーモエレメント６０にはメインバルブ６１及びバイパスバルブ６２が取り付けられており、メインバルブ６１及びバイパスバルブ６２は第１流路５８及び第２流路５６の開閉を制御する。
【０００４】
また、ハウジング５９内において第２流路５６と吸込流路５５ａとの間には、第２流路５６からの冷却水を水温感温部６０ａに導流させるための導流堰６３が形成されている（例えば、特許文献１，２参照）。よって、第２流路５６からの冷却水は、ウォータポンプ５５側に流れる前に、ヒータ流路５７及び第１流路５８からの冷却水と混合されて水温感温部６０ａに接するため、サーモスタット５４によって冷却水の水温を精密に制御することができる。
【０００５】
このような構成のサーモスタット５４は、冷却水をラジエータ５２から第１流路５８を介してエンジン５３へ供給するようになっている。エンジン始動時には冷却水が低温であるため、冷却水が第２流路５６、ヒータ流路５７及びウォータポンプ５５を介してエンジン５３に戻される。暖気運転後に冷却水が所定の温度に到達すると、サーモエレメント６０内のワックスが膨張し、ピストン６４を突出させる。即ち、ピストン６４は温度に応じて突出する。このピストン６４の突出量によって、メインバルブ６１のバルブ開度が増加して第１流路５８が開放状態になるとともに、バイパスバルブ６２のバルブ開度が減少する。従って、ラジエータ５２にて冷却された冷却水は、前記２つのバルブ６１，６２のバルブ開度による各流路５６〜５８の分配比に応じてウォータポンプ５５に流入し、エンジン５３のエンジン導入口５３ｂへ導出される。また、エンジン５３より導出された冷却水は、ラジエータ５２（第１流路５８）、第２流路５６及びヒータ流路５７に分配される。そして、ピストン６４の突出量が設定値以上になると、第２流路５６が遮断される。
【０００６】
【特許文献１】
実開昭６０−１３１６２５号公報
【特許文献２】
実開昭６２−８５７７７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ハウジング５９においてウォータポンプ５５の吸込流路５５ａが接続される部分は、ハウジング５９の外周部分（メインバルブ６１の外径側）に配置されている。そのため、ウォータポンプ５５を駆動させて冷却水を導流させると、吸込流路５５ａ側への水圧及びフローフォースがメインバルブ６１を含む可動部に対して作用する。その結果、メインバルブ６１のシール面６１ａ、メインバルブ６１のバルブ支持部６５及びサーモエレメント６０の外筒部等に偏摩耗が発生し、サーモスタット５４の更なる長寿命化を図ることが困難になる。
【０００８】
また、この構造のサーモスタット５４を採用した場合、導流堰６３は前述の如く冷却水の水温を制御するために必須の構成となるが、円滑な流れが阻害されることとなり、ハウジング５９内での通水抵抗の上昇を招いてしまう。即ち、ハウジング５９内での各流路５６〜５８からの冷却水の混合は、最適水温制御性と通水抵抗との冷却系要素特性において背反する。その結果、ウォータポンプ５５の駆動力を大きくして冷却水を導流する必要性が生じる。また、ウォータポンプ５５の吸込み側に通水抵抗が大きい部位が存在すると、キャビテーションが発生し易くなり、ウォータポンプ５５の耐久性が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、サーモスタットの長寿命化及びウォータポンプの駆動力低減、耐久性向上を図ることができる車両冷却装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、冷媒によって車外への放熱を行う車両冷却装置において、ラジエータへの冷媒流量と前記ラジエータを迂回して冷媒が流れる各流路のうち少なくとも一つの流路への冷媒流量との流量配分をバルブ開度に応じて制御するメインバルブと、冷媒の温度に応じてバルブ開度を変化させるサーモエレメントとを有し、前記メインバルブを介し、冷媒を循環させるウォータポンプの入口と前記ラジエータ下流のラジエータ流路とが前記メインバルブの作動方向に沿って対向配置されるとともに、前記サーモエレメントの感温部が、前記メインバルブに対し前記ウォータポンプの入口側に配置されることを要旨とする。この発明においては、ウォータポンプの入口とラジエータ流路とがメインバルブの作動方向に沿って対向配置されるため、ウォータポンプを駆動させて冷媒を導流させると、メインバルブを含む可動部の作動方向に沿って水圧及びフローフォースが作用する。その結果、車両冷却装置を構成するサーモスタットの各部材に偏摩耗が発生するのを防止できるため、サーモスタットの更なる長寿命化を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記メインバルブの下流側のメインバルブ後流室を流れる冷媒の一部を、前記感温部の外周面に導流する第１導流機構が設けられていることを要旨とする。この発明においては、メインバルブ後流室を流れる冷媒の一部が第１導流機構によって感温部の外周面に導流される。よって、サーモエレメントは冷媒の温度変化を確実に検出するため、車両冷却装置によって冷媒の水温を制御することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記感温部の外周面に沿って導流された冷媒を、前記メインバルブ後流室を流れる冷媒に合流させる第２導流機構が設けられていることを要旨とする。この発明においては、ラジエータ流路からの冷媒がメインバルブ後流室に流速が高い状態で流入することにより、感温部の外周面に導流された冷媒は圧力の低いメインバルブ後流室へと流れ、冷媒の一部が再び感温部の外周面に導流される。よって、感温部の外周面に導流される冷媒の流れをより一層促進することができる。従って、第２導流機構を利用することによっても、冷媒が感温部の外周面に導流されるため、第１導流機構を小型化することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項２または請求項３に記載の発明において、前記感温部の外周面または前記メインバルブ後流室を流れる冷媒が、前記ウォータポンプの入口に導流されることを要旨とする。この発明においては、冷媒の流れが導流堰等によって遮られることがなくなるため、ウォータポンプの入口側の通水抵抗が小さくなる。そのため、ウォータポンプの駆動力を大きくして冷媒を導流する必要がない。よって、ウォータポンプの入口側にキャビテーションが発生するのを防止することができるため、ウォータポンプの駆動力低減、耐久性向上を図ることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記メインバルブ及び前記サーモエレメントを内部に有するハウジングに、前記ラジエータを迂回して冷媒が流れる流路が複数接続され、それら流路のうち少なくとも一つが前記メインバルブ後流室に連通されていることを要旨とする。この発明においては、ラジエータを迂回して冷媒が流れる各流路のうち少なくとも一つの流路からの冷媒が感温部の外周面に導流され易くなるため、サーモエレメントによって冷媒の温度変化をより精密に検出することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記第１導流機構は、前記感温部を支持する支持部材、前記感温部を構成するハウジング部材、前記メインバルブをバルブ開度が小さくなる方向に付勢させるスプリングを支持するスプリング支持部材及び前記サーモエレメントを内部に有するハウジングのうち少なくとも一つに一体形成されることを要旨とする。この発明においては、第１導流機構が、支持部材、サーモエレメント、スプリング支持部材及びハウジングのうち少なくとも一つと一体化されるため、車両冷却装置を構成するサーモスタットを構成する部品点数を低減できる。よって、サーモスタットの製造コストを低減させることができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記第２導流機構は、前記感温部を構成するハウジング部材、前記サーモエレメントを内部に有するハウジング及び前記メインバルブのうち少なくとも一つに形成されることを要旨とする。この発明においては、第２導流機構が、サーモエレメント、ハウジング及びメインバルブのうち少なくとも一つと一体的に構成されるため、ハウジング内における第２導流機構の配置スペースが小さくて済む。よって、車両冷却装置を構成するサーモスタットを小型化させることができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明では、請求項２〜請求項７のうちいずれか一項に記載の発明において、前記第１導流機構が形成される部材及び前記第２導流機構が形成される部材のうち少なくとも一方に、前記メインバルブをバルブ開度が小さくなる方向に付勢するスプリングが前記サーモエレメントと同心円上に配置され、前記スプリングの捨て巻き部を収容する捨て巻き部収容部が形成されることを要旨とする。この発明においては、中央部分よりも巻線間のピッチが小さいスプリングの捨て巻き部が捨て巻き部収容部内に収容されるため、感温部の外周面に導流される冷媒の流れがスプリングによって遮られにくくなる。よって、冷媒の通水抵抗が低減されるため、感温部の外周面に導流される冷媒の流れをより一層促進できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示すように、車両冷却装置としてのエンジン冷却装置１は、ラジエータ２、サーモスタット３、エンジン４に駆動される機械駆動式のウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）５及び車室内の暖房を行うヒータ６を備えている。ラジエータ２には、図示しない冷却ファン、ラジエータキャップ７及びリザーブタンク８が設けられている。冷却ファンは、ラジエータ２への送風により、ラジエータ２内の冷媒としての冷却水を冷却して車外への放熱を行うためのものである。ラジエータキャップ７は、エンジン冷却装置１内を流れる冷却水の圧力を一定に保持するためのものである。リザーブタンク８は、水温変化によって冷却水の体積が大きくなった場合に、冷却水の一部を貯蔵するためのものである。
【００１９】
ラジエータ２は、ラジエータ冷却水導入口９及びラジエータ冷却水導出口１０を備えている。ラジエータ冷却水導入口９は、接続流路１１を介してエンジン４に設けられたエンジン冷却水導出口１２に接続されている。ラジエータ冷却水導出口１０は、ラジエータ流路としての第１流路１３を介してサーモスタット３に接続されている。第１流路１３にはラジエータ冷却水導出口１０側からの冷却水が流れるようになっている。サーモスタット３は、ウォータポンプ５を介してエンジン冷却水導入口１４に接続されている。
【００２０】
サーモスタット３は、接続流路１１から分岐した流路としての第２流路１５及び接続流路１１を介してエンジン４のエンジン冷却水導出口１２に接続されている。また、サーモスタット３は、接続流路１１から分岐した流路としてのヒータ流路１７及び接続流路１１を介してエンジン冷却水導出口１２に接続され、ヒータ流路１７には前記ヒータ６が介装されている。第２流路１５及びヒータ流路１７にはエンジン冷却水導出口１２側からの冷却水が流れるようになっている。
【００２１】
前記ウォータポンプ５は、サーモスタット３の下流側とエンジン４のエンジン冷却水導入口１４との間に配置されている。ウォータポンプ５は、エンジン冷却装置１内の冷却水を循環させるための装置となっている。従って、エンジン４が稼働しているとき、ヒータ６には常時冷却水が流れ、冷却水がヒータ６を通過するときに、熱交換によって車室内の暖房が行われる。
【００２２】
また、サーモスタット３は、エンジン冷却水の温度に応じて第１流路１３、第２流路１５及びヒータ流路１７の流量配分を制御する。本実施形態において、エンジン冷却装置１はエンジン入口水温感温して冷却水を分配制御するように構成されている。
【００２３】
図２に示すように、サーモスタット３はハウジング１８及びバルブ駆動部１９を備えている。ハウジング１８は、エンジン４によって高温化した冷却水の温度よりも融点が高い耐熱プラスチック等の合成樹脂によって形成されている。なお、ハウジング１８は金属によって形成されていてもよい。
【００２４】
ハウジング１８内には、前記第１流路１３に連通するメイン流路２２が形成されている。メイン流路２２は、ラジエータ２のラジエータ冷却水導出口１０側から導入される冷却水を、後記するメインバルブ２９の下流側のメインバルブ後流室２３に導入するためのものである。また、ハウジング１８には、前記第２流路１５及び前記ヒータ流路１７が接続されている。第２流路１５及びヒータ流路１７は、エンジン４のエンジン冷却水導出口１２側から導入される冷却水をメインバルブ後流室２３に導入するためのものである。
【００２５】
第２流路１５及びヒータ流路１７は、メインバルブ後流室２３の合流部２３ａにおいてメイン流路２２と合流するようになっている。つまり、合流部２３ａには第２流路１５及びヒータ流路１７の開口端が位置している。従って、第２流路１５、ヒータ流路１７及びメイン流路２２からの冷却水が合流部２３ａにおいて混合される。合流部２３ａに導入された冷却水は、ウォータポンプ５を介してエンジン４側へ導出されるようになっている。なお、メインバルブ後流室２３は、ハウジング１８の内周面と後記するサーモエレメント２４の外周部とによって囲まれる部分であり、合流部２３ａは、メインバルブ後流室２３の周方向における一部分である。
【００２６】
ハウジング１８の下流側開口端には、ウォータポンプ５の入口としての吸込流路５ａがガスケット５ｂを介して接続されている。吸込流路５ａはメインバルブ後流室２３に連通している。吸込流路５ａは、ハウジング１８においてピストン２６の出没方向、即ち後記するメインバルブ２９の作動方向に沿ってメイン流路２２と対向配置されている。吸込流路５ａは、ハウジング１８においてメイン流路２２と同軸上に配置されている。
【００２７】
前記バルブ駆動部１９を構成するサーモエレメント２４は、略円筒状をなす感温部としての水温感温部２５を備えている。水温感温部２５は、メインバルブ２９に対し吸込流路５ａ側、即ち、メインバルブ後流室２３内に配置されている。水温感温部２５は、ハウジング１８に係止された後記するフレーム３３によって摺動可能に支持されている。水温感温部２５内には図示しないワックスが収容されている。ワックスは、水温感温部２５に接触する冷却水の温度に応じて膨張または収縮するようになっている。
【００２８】
サーモエレメント２４には、棒状をなすピストン２６が円筒状をなすガイド部２７から出没可能に設けられている。ガイド部２７の先端部及びピストン２６はメイン流路２２内に配置されている。ピストン２６の先端部は、ハウジング１８の内側面に形成された嵌合凹部１８ａ内に嵌合されている。ピストン２６は、ワックスの膨張によってガイド部２７から突出し、ワックスの収縮によってガイド部２７内に没入するようになっている。よって、ガイド部２７は、ピストン２６の突出時にウォータポンプ５の吸込流路５ａ側に移動し、ピストン２６の没入時にメイン流路２２側に移動するようになっている。
【００２９】
ガイド部２７の基端には、ピストン２６の出没方向から見て円形状をなすメインバルブ２９が設けられている。メインバルブ２９は、メインバルブ後流室２３とメイン流路２２との連通部分に設けられており、ガイド部２７に対して一体的に固定されている。メインバルブ２９は、閉状態においてメイン流路２２を遮断し、図４に示す開状態においてメイン流路２２からの冷却水をメインバルブ後流室２３に導出させるようになっている。
【００３０】
図２に示すように、メインバルブ２９を補強する金属板には、第２導流機構としての導流部３２が形成されている。導流部３２は、ピストン２６の出没方向から見て円形状をなしている。導流部３２は、円弧状に形成されており、メインバルブ２９側に向かって凸状をなしている。導流部３２は、水温感温部２５の外周面２５ａに導流された冷却水を導流部３２に沿って導流させることにより、メインバルブ２９とハウジング１８との隙間及び合流部２３ａを流れる冷却水に合流させるようになっている。
【００３１】
前記水温感温部２５は、支持部材、ハウジング部材及びスプリング支持部材としてのフレーム３３によって摺動可能に支持されている。フレーム３３はメインバルブ２９よりも下流側に配置されている。図３に示すように、フレーム３３は、ピストン２６の出没方向から見てほぼ円形状をなしている。フレーム３３の外周部には一対の係止片３４が形成されている。各係止片３４は、フレーム３３において互いに反対側に配置されている。一方の係止片３４は、ハウジング１８の周方向において合流部２３ａの下流側に配置されている。図２に示すように、各係止片３４は、メインバルブ後流室２３において前記ハウジング１８の内側面に形成された係止凹部３５に係止されている。各係止片３４は各係止凹部３５に対して下流側に係止されている。フレーム３３の周方向おいて係止片３４が配置される部分は、フレーム３３の径方向から見て断面略Ｕ字状に形成されており、ウォータポンプ５の吸込流路５ａ側に向かって凸状をなしている。
【００３２】
フレーム３３には、断面略コ字状をなす捨て巻き部収容部３６が形成されている。捨て巻き部収容部３６は、水温感温部２５と同心円上に配置されており、フレーム３３の周方向に沿って延びている。捨て巻き部収容部３６内には、スプリングとしてのリターンスプリング３７の一端部に形成された捨て巻き部３７ａが収容されている。リターンスプリング３７は水温感温部２５と同心円上に配置されている。リターンスプリング３７の他端部は、メインバルブ２９に形成された捨て巻き部収容部３８に係止されている。リターンスプリング３７の他端部に形成された捨て巻き部３７ｂは、図２の如く、前記導流部３２からメインバルブ後流室２３及び前記合流部２３ａへの冷却水の流れを阻害しないように、捨て巻き部収容部３８に設置されている。リターンスプリング３７の捨て巻き部３７ａ，３７ｂを形成する巻線間のピッチは、リターンスプリング３７の中央部分を形成する巻線間のピッチよりも小さくなっている。リターンスプリング３７の捨て巻き部３７ａ，３７ｂは、バネ定数に寄与しない部分である。リターンスプリング３７は、フレーム３３及びメインバルブ２９を互いに離間する方向に付勢するようになっている。ここで、フレーム３３は係止凹部３５に係止されているため、ピストン２６は、ワックスの収縮時にリターンスプリング３７に付勢されて前記ガイド部２７内に没入し、メインバルブ２９は閉状態となる。
【００３３】
図３に示すように、フレーム３３の外周部分には、第１導流機構としての一対の導流部３９が一体形成されている。各導流部３９は、フレーム３３において前記各係止片３４と捨て巻き部収容部３６との間に配置されている。各導流部３９は各係止片３４よりも幅広に形成されている。図２に示すように、各導流部３９は、略円弧状に形成されており、下流側に向かって凸状をなしている。一方の導流部３９は、ハウジング１８の周方向において合流部２３ａの下流側に配置されている。導流部３９は、合流部２３ａを流れる冷却水の一部を導流部３９に沿って導流させることにより、捨て巻き部収容部３６の近傍に導流するようになっている。そして、捨て巻き部収容部３６近傍に導流された冷却水は、フレーム３３の内周部分に沿って上流側に導流され、水温感温部２５の外周面２５ａに導流されるようになっている。その後、外周面２５ａに導流された冷却水は、メインバルブ２９の前記導流部３２によってメインバルブ２９とハウジング１８との隙間及び合流部２３ａを流れる冷却水に合流する。従って、フレーム３３及び導流部３２によって導流される冷却水は、ハウジング１８の内側面、係止片３４、導流部３９、水温感温部２５の外周面２５ａ及び導流部３２の順に流れるタンブル流れとなる。なお、導流部３９に導流されない冷却水は、ウォータポンプ５の吸込流路５ａに導流される。
【００３４】
このフレーム３３の形状は、前記従来技術の問題点を解決するための構成である。よって、サーモスタット３は、第２流路１５、ヒータ流路１７及びメイン流路２２からの冷却水を混合することにより、冷却水の温度を最適化するようになっている。エンジン４の始動時には冷却水が低温であるため、ウォータポンプ５が駆動すると、エンジン４を通過した冷却水は、第２流路１５及びヒータ流路１７を循環する。このとき、第２流路１５及びヒータ流路１７からの冷却水が合流部２３ａにおいて混合される。そして、混合された冷却水の一部が、導流部３９によりフレーム３３を介して水温感温部２５の外周面２５ａに導流され、水温感温部２５によって感温される。この場合、サーモスタット３のメインバルブ２９は閉状態にあるため、第１流路１３及びラジエータ２に冷却水が流れることはない。
【００３５】
そして、エンジン冷却水温が上昇し、水温感温部２５の外周面２５ａに導流された冷却水が冷却水制御温度近傍になると、水温感温部２５内のワックスが膨張することにより、図４に示すように、サーモエレメント２４のピストン２６が温度に応じて突出し、メインバルブ２９が開状態となる。このとき、メイン流路２２からの冷却水が、リターンスプリング３７の外周部においてピストン２６の出没方向に沿って流れ、合流部２３ａにおいて第２流路１５及びヒータ流路１７からの冷却水と混合される。そして、混合された冷却水の一部が、導流部３９によりフレーム３３を介して水温感温部２５の外周面２５ａに導流され、水温感温部２５によって感温される。このピストン２６の突出量によって、メインバルブ２９のバルブ開度が大きくなるのに伴い、第１流路１３及びラジエータ２を通過する冷却水の流量は徐々に増加する。よって、エンジン４を通過した冷却水は、第２流路１５及びヒータ流路１７に加え、第１流路１３を循環する。
【００３６】
その結果、冷却水がラジエータ２に流れ、ラジエータ２を通過する冷却水が車速による送風及び前記冷却ファンの送風によって冷却される。この場合、メインバルブ２９のバルブ開度によって、第１流路１３と第２流路１５とヒータ流路１７とを流れる冷却水の流量の分配比率が変化する。具体的には、メインバルブ２９のバルブ開度が大きくなるのに伴い、第１流路１３の通水抵抗が小さくなるため、第１流路１３及びラジエータ２を通過する冷却水の流量は徐々に増加する。
【００３７】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ハウジング１８に、ウォータポンプ５の吸込流路５ａとメイン流路２２とがメインバルブ２９の作動方向に沿って対向配置されるため、ウォータポンプ５を駆動させて冷却水を導流させると、メインバルブ２９を含む可動部の作動方向に沿って水圧及びフローフォースが作用する。よって、冷却水の圧力は、メインバルブ２９の円周方向において均一化される。その結果、サーモスタット３を構成する各部材に偏摩耗が発生するのを防止できる。例えば、ガイド部２７の内側面、メインバルブ２９のシール面２９ａ及びフレーム３３の各係止片３４等に偏摩耗が発生するのを防止できる。よって、サーモスタット３の更なる長寿命化を図ることができる。
【００３８】
また、冷却水の流量分布がメインバルブ２９の円周方向にほぼ均一化され、冷却水の殆どがリターンスプリング３７の外周部を流れる軸流に整流されるため、ハウジング１８内を流れる冷却水の通水抵抗を一層小さくすることができる。
【００３９】
しかも、合流部２３ａを流れる冷却水の一部が導流部３９によってフレーム３３を介して水温感温部２５の外周面２５ａに導流される。よって、従来のように導流堰６３を設けなくても、サーモエレメント２４はエンジン４から導出される冷却水の温度変化を確実に検出するため、エンジン冷却装置１によって冷却水の水温を精密に制御することができる。
【００４０】
（２）冷却水が、従来のように導流堰６３等によって遮られることなく流れるため、ハウジング１８内の通水抵抗が小さくなる。そのため、駆動力の小さいウォータポンプ５を用いることができる。
【００４１】
また、ウォータポンプ５の上流側の通水抵抗低減により、吸込流路５ａ側にキャビテーションが発生するのを防止することができるため、ウォータポンプ５の駆動力低減、耐久性向上を図ることができる。
【００４２】
（３）第２流路１５及びヒータ流路１７は合流部２３ａに連通されている。そのため、第２流路１５及びヒータ流路１７からの冷却水がメインバルブ後流室２３に流れ易くなる。よって、混合された冷却水が導流部３９から水温感温部２５の外周面２５ａに導流され易くなるため、サーモエレメント２４によって冷却水の温度変化をより精密に検出することができる。
【００４３】
（４）メイン流路２２からの冷却水が合流部２３ａに流速が高い状態で流入することにより、第２流路１５、ヒータ流路１７及び水温感温部２５の外周面２５ａに導流された冷却水は、ジェット効果により、圧力の低い合流部２３ａへと流れる。そして、冷却水の一部は再び水温感温部２５の外周面２５ａに導流される。よって、水温感温部２５の外周面２５ａに導流される冷却水のタンブル流れを促進することができる。従って、フレーム３３及び導流部３９を小型化できる。また、メイン流路２２からの冷却水の流速の高さを利用して、第２流路１５、ヒータ流路１７及び導流部３２から冷却水を少ないスペース及び時間で混合することができ、小型化及び水温制御の精密化ができる。
【００４４】
（５）合流部２３ａには第２流路１５及びヒータ流路１７の開口端が位置している。そのため、メインバルブ２９が開くのに従ってメイン流路２２から流れ込んだ冷却水の流速が高くなるのに伴い、合流部２３ａの圧力が低くなるため、第２流路１５及びヒータ流路１７を流れる冷却水はジェット効果により圧力の低い合流部２３ａへと強制的に吸い出される。よって、合流部２３ａを流れる冷却水の流量がより一層増加して流速が高くなるため、水温感温部２５の外周面２５ａに導流された冷却水は、ジェット効果により、メインバルブ２９の導流部３２を介して圧力の低い合流部２３ａへと流れる。そして、冷却水の一部が再び水温感温部２５の外周面２５ａに導流される。従って、水温感温部２５の外周面２５ａに導流される冷却水のタンブル流れをより一層促進することができる。
【００４５】
（６）リターンスプリング３７をメインバルブ２９との間で保持するのに用いられているフレーム３３が、冷却水を水温感温部２５の外周面２５ａに導流する機能も有しているため、冷却水を導流するための部材をフレーム３３とは別々に設けなくても済む。よって、サーモスタット３を構成する部品点数が低減されるため、サーモスタット３の製造コストを低減できる。
【００４６】
（７）中央部分よりも巻線間のピッチが小さいリターンスプリング３７の捨て巻き部３７ａ，３７ｂが捨て巻き部収容部３６，３８内に収容されるため、水温感温部２５の外周面２５ａに導流される冷却水のタンブル流れがリターンスプリング３７によって遮られにくくなる。よって、タンブル流れの通水抵抗が低減されるため、水温感温部２５の外周面２５ａに必要流量の冷却水を確実に導流させることができる。
【００４７】
（８）メインバルブ２９の導流部３２は、水温感温部２５の外周面２５ａに導流された冷却水を、合流部２３ａを流れる冷却水に合流させるようになっている。それにより、合流部２３ａを流れる冷却水の動圧効果により、第２導流部を流れる流量が増加する。よって、水温感温部２５の外周面２５ａに導流される冷却水のタンブル流れをより一層促進することができる。従って、導流部３２を利用することによっても、冷却水が水温感温部２５の外周面２５ａに導流されるため、フレーム３３を小型化することができる。
【００４８】
また、水温感温部２５の外周面２５ａから合流部２３ａに導流される冷却水と合流部２３ａを流れる冷却水とが衝突しないように導流部３２の形状を設定することにより、冷却水の流れに圧力損失が生じたり、乱れが生じたりするのを防止することができる。
【００４９】
（９）フレーム３３に形成される係止片３４の一方がハウジング１８の周方向において合流部２３ａの下流側に配置されているため、導流部３９の一方もハウジング１８の周方向において合流部２３ａの下流側に配置される。そのため、合流部２３ａを流れる冷却水がフレーム３３に流れ易くなる。よって、冷却水がフレーム３３から水温感温部２５の外周面２５ａに導流され易くなるため、サーモエレメント２４によって冷却水の温度変化をより精密に検出することができる。
【００５０】
（１０）導流部３２がメインバルブ２９と一体的に構成されるため、ハウジング１８内における導流部３２の配置スペースが小さくて済む。よって、サーモスタット３を小型化させることができる。
【００５１】
（１１）従来のバイパスバルブ６２が廃止されるため、メインバルブ２９の下流側にウォータポンプ５の吸込流路５ａを近接させて配置できる。よって、サーモスタット３をより一層小型化できる。
【００５２】
なお、前記実施形態は以下のように変更してもよい。
・フレーム３３の一部に導流部３９を形成する代わりに、ハウジング１８の内側面に、冷却水を水温感温部２５の外周面２５ａに導流する導流壁を形成してもよい。また、フレーム３３を、水温感温部２５を支持する支持部材とリターンスプリング３７を支持するスプリング支持部材とに分割し、支持部材またはスプリング支持部材に導流部３９を形成してもよい。さらに、導流部３９が形成されるフレーム３３を水温感温部２５に一体化させてもよい。
【００５３】
・前記実施形態において、第２流路１５及びヒータ流路１７のうちいずれか一方を、合流部２３ａに連通するようにしてもよい。
・前記実施形態において、導流部３２をメインバルブ２９とは別々に配置してもよい。また、導流部３２をハウジング１８の内側面に形成してもよい。なお、導流部３２は省略されていてもよい。
【００５４】
・前記実施形態では、ウォータポンプ５には、エンジン４に駆動される機械駆動式のものが用いられていたが、モータに駆動される電動式のものを用いてもよい。
【００５５】
・前記実施形態では、サーモエレメント２４は、エンジン入口水温を感温していたが、エンジン出口水温等の他の部位を感温していてもよい。
・前記各実施形態では、冷媒として冷却水が用いられていたが、例えば低粘度のオイル等を冷媒として用いてもよい。
【００５６】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）請求項２または６において、前記第１導流機構は、前記サーモエレメントを内部に有するハウジングの周方向において、前記ラジエータ流路と同ラジエータを迂回して冷媒が流れる各流路のうち少なくとも一つの流路との合流部の下流側に配置されていることを特徴とする車両冷却装置。よって、上記（イ）によれば、冷媒を第１導流機構から感温部の外周面に導流させるのがより一層容易になる。
【００５７】
（ロ）ラジエータへの冷媒流量と前記ラジエータを迂回して冷媒が流れる各流路のうち少なくとも一つの流路への冷媒流量との流量配分をバルブ開度に応じて制御するメインバルブと、冷媒の温度に応じてバルブ開度を変化させるサーモエレメントとを有し、前記メインバルブを介し、前記サーモエレメントを内部に有するハウジングの開口端と前記ラジエータ下流のラジエータ流路とが前記メインバルブの作動方向に沿って対向配置されるとともに、前記サーモエレメントの感温部が、前記メインバルブに対し前記ハウジングの開口端側に配置されることを特徴とするサーモスタット。
【００５８】
（ハ）上記（ロ）において、前記メインバルブの下流側のメインバルブ後流室を流れる冷媒の一部を、前記感温部の外周面に導流する第１導流機構が設けられていることを特徴とするサーモスタット。
【００５９】
（ニ）上記（ロ）または（ハ）において、前記感温部の外周面に沿って導流された冷媒を、前記メインバルブ後流室を流れる冷媒に合流させる第２導流機構が設けられていることを特徴とするサーモスタット。
【００６０】
（ホ）上記（ハ）において、前記第１導流機構は、前記感温部を支持する支持部材、前記感温部を構成するハウジング部材、前記メインバルブをバルブ開度が小さくなる方向に付勢させるスプリングを支持するスプリング支持部材及び前記ハウジングのうち少なくとも一つに一体形成されることを特徴とするサーモスタット。
【００６１】
（ヘ）上記（ニ）において、前記第２導流機構は、前記感温部を構成するハウジング部材、前記ハウジング及び前記メインバルブのうち少なくとも一つに形成されることを特徴とするサーモスタット。
【００６２】
（ト）上記（ハ）〜（ヘ）のうちのいずれかにおいて、前記第１導流機構が形成される部材及び前記第２導流機構が形成される部材のうち少なくとも一方に、前記メインバルブをバルブ開度が小さくなる方向に付勢するスプリングが前記サーモエレメントと同心円上に配置され、前記スプリングの捨て巻き部を収容する捨て巻き部収容部が形成されることを特徴とするサーモスタット。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、サーモスタットの長寿命化、ウォータポンプの駆動力低減、耐久性向上及び冷却系のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるエンジン冷却装置の概略図。
【図２】サーモスタットの正断面図。
【図３】サーモスタットの下面図。
【図４】サーモスタットの正断面図。
【図５】従来技術におけるエンジン冷却装置の概略図。
【図６】従来技術におけるサーモスタットの正断面図。
【符号の説明】
１…車両冷却装置としてのエンジン冷却装置、２…ラジエータ、３…サーモスタット、５…ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）、５ａ…入口としての吸込流路、１３…ラジエータ流路としての第１流路、１５…流路としての第２流路、１７…流路としてのヒータ流路、１８…ハウジング、２３…メインバルブ後流室、２３ａ…合流部、２４…サーモエレメント、２５…感温部としての水温感温部、２５ａ…外周面、２９…メインバルブ、３２…第２導流機構としての導流部、３３…支持部材、ハウジング部材及びスプリング支持部材としてのフレーム、３６，３８…捨て巻き部収容部、３７…スプリングとしてのリターンスプリング、３７ａ，３７ｂ…捨て巻き部、３９…第１導流機構としての導流部。
Claims (8)
- 冷媒によって車外への放熱を行う車両冷却装置において、
ラジエータへの冷媒流量と前記ラジエータを迂回して冷媒が流れる各流路のうち少なくとも一つの流路への冷媒流量との流量配分をバルブ開度に応じて制御するメインバルブと、冷媒の温度に応じてバルブ開度を変化させるサーモエレメントとを有し、
前記メインバルブを介し、冷媒を循環させるウォータポンプの入口と前記ラジエータ下流のラジエータ流路とが前記メインバルブの作動方向に沿って対向配置されるとともに、
前記サーモエレメントの感温部が、前記メインバルブに対し前記ウォータポンプの入口側に配置されることを特徴とする車両冷却装置。 - 前記メインバルブの下流側のメインバルブ後流室を流れる冷媒の一部を、前記感温部の外周面に導流する第１導流機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両冷却装置。
- 前記感温部の外周面に沿って導流された冷媒を、前記メインバルブ後流室を流れる冷媒に合流させる第２導流機構が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両冷却装置。
- 前記感温部の外周面または前記メインバルブ後流室を流れる冷媒が、前記ウォータポンプの入口に導流されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両冷却装置。
- 前記サーモエレメントを内部に有するハウジングに、前記ラジエータを迂回して冷媒が流れる流路が複数接続され、それら流路のうち少なくとも一つが前記メインバルブ後流室に連通されていることを特徴とする請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の車両冷却装置。
- 前記第１導流機構は、前記感温部を支持する支持部材、前記感温部を構成するハウジング部材、前記メインバルブをバルブ開度が小さくなる方向に付勢させるスプリングを支持するスプリング支持部材及び前記サーモエレメントを内部に有するハウジングのうち少なくとも一つに一体形成されることを特徴とする請求項２に記載の車両冷却装置。
- 前記第２導流機構は、前記感温部を構成するハウジング部材、前記サーモエレメントを内部に有するハウジング及び前記メインバルブのうち少なくとも一つに形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両冷却装置。
- 前記第１導流機構が形成される部材及び前記第２導流機構が形成される部材のうち少なくとも一方に、前記メインバルブをバルブ開度が小さくなる方向に付勢するスプリングが前記サーモエレメントと同心円上に配置され、前記スプリングの捨て巻き部を収容する捨て巻き部収容部が形成されることを特徴とする請求項２〜請求項７のうちいずれか一項に記載の車両冷却装置。
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