JP2013217632A - グロープラグおよびこれを含む電子式サーモスタット - Google Patents

Abstract

【課題】非導電性材質のプラグ装着部にも装着が可能なグロープラグを提供すると共に、冷却水を目標温度まで上げるに要する時間を短く、かつ制御応答性を上げて、車両の運転条件に応じてリアルタイムで冷却水温度を制御することができ、車両の燃費向上効果を大きくした電子式サーモスタットを提供する。
【解決手段】グロープラグは、ａ）プラグ装着部１に絶縁した状態で装着される中空形のプラグハウジング１０と、ｂ）プラグハウジングの一側端部に絶縁した状態で固定されて外部から電源が印加される中軸２０と、ｃ）中軸に連結してプラグハウジングの他の一側端部に設置され、電位差によって発熱するヒーティングユニット３０と、ｄ）プラグ装着部と中軸を絶縁し、そのプラグ装着部に結合して中軸とプラグハウジングを電気的に連結するコネクティングユニット６０と、を有して構成される。電子式サーモスタットは、このグロープラグを組込んで形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、グロープラグ、およびこれを含む電子式サーモスタットに関し、より詳しくは、電子式サーモスタットの発熱温度が迅速に目標温度に到達できるようにするグロープラグ、およびこれを含んで、車両エンジン冷却システムの電子式サーモスタットに関するものである。

一般に、自動車用サーモスタットは、エンジンとラジエータの間に設置され、冷却水の温度変化に応じて自動的に開閉してエンジンに流れる流量を調節することによって冷却水を適正温度に維持する役割を担っている。
従来の自動車用サーモスタットは、冷却水の温度によって膨張するワックスの膨張力がピストンに伝達されることによってバルブの開閉変位を引き起こす構造を有する機械式サーモスタットが大部分であった。

しかし、このような機械式サーモスタットは、冷却水の規定温度に設定された開閉温度によって動作する方式、すなわち、予め定められた温度でのみ単純にバルブを開閉する方式であるため、次第に車両が高性能化および高効率化している最近の傾向に照らしてみると、車両の走行環境やその他の条件などの変化への積極的な対処に限界がある。

現在は、このような機械式サーモスタットが持つ短所を補完しながらエンジンの冷却水温度を最適の状態に維持するために、可変制御方式の電子式サーモスタットが提示されている〔例えば、特許文献１、特許文献２参照〕。

このような電子式サーモスタットは、車両の負荷状態などのような走行環境に応じてエンジンの冷却水温度を制御することにより、常に最適のエンジン冷却状態を維持することができ、機械式サーモスタットに比べて燃費改善効果と排気ガス低減効果を期待することができる。

一例として、電子式サーモスタットは、ワックスを充填し、フィルム抵抗タイプなどのヒータを内蔵して、そのヒータに電源を供給して熱を発生させ、その熱によってワックスを膨張させ、膨張力によってピストンを押し出すことによってバルブを作動させる構造を採っている〔例えば、特許文献３参照〕。

このように、フィルム抵抗タイプのヒータまたはその他のヒータを使用する従来の電子式サーモスタットの場合、目標温度である３００〜３５０℃まで到達するのにかかる時間が５０〜７０秒程度となる。

したがって、ヒータの温度を目標温度まで上昇させるのに多くの時間がかかることにより、リアルタイムで冷却水温度が制御できないという問題があり、車両の燃費向上効果を上げるに難しいという問題もある。

特開２００３−２０１８４４号公報 特開２００４−１３７９８１号公報 特開２００３−２３９７４５号公報

本発明の目的は、非導電性材質のプラグ装着部にも装着が可能なグロープラグを提供すると共に、冷却水を目標温度まで上げるに要する時間を短くし、かつ制御応答性を上げて、車両の運転条件に応じてリアルタイムで冷却水温度を制御することができ、車両の燃費向上効果を大きくした電子式サーモスタットを提供するにある。

本発明に係るグロープラグは、ａ）プラグ装着部に絶縁した状態で装着される中空形のプラグハウジングと、ｂ）プラグハウジングの一側端部に絶縁した状態で固定されて外部から電源が印加される中軸と、ｃ）中軸に連結してプラグハウジングの他の一側端部に設置され、電位差によって発熱するヒーティングユニットと、ｄ）プラグ装着部と中軸を絶縁し、そのプラグ装着部に結合して中軸とプラグハウジングを電気的に連結するコネクティングユニットと、を有して構成される。

コネクティングユニットの好ましい形態は、プラグ装着部に結合して（＋）（−）ターミナル部材が一体に備えられたコネクタと、コネクタに圧入して（＋）ターミナル部材と電気的に連結し、中軸と結合する第１ターミナル接続部材と、第１ターミナル接続部材と個別にコネクタに圧入して（−）ターミナル部材と電気的に連結し、プラグハウジングの一側端部と結合する第２ターミナル接続部材と、を有してなる。

ヒーティングユニットの好ましい形態は、プラグハウジングの他の一側端部に結合する発熱チューブと、一側端部が発熱チューブの内部で中軸に連結し、他の一側端部が発熱チューブに接するコイル部と、を有してなる。

本発明に係るグロープラグは、所定のプラグ装着部に固定されるグロープラグであって、ａ）プラグ装着部と絶縁した状態でそのプラグ装着部に装着される中空形のプラグハウジングと、ｂ）プラグハウジングと絶縁した状態でそのプラグハウジングの一側端部に固定され、外部から電源が印加される中軸と、ｃ）プラグハウジングの他の一側端部に結合する発熱チューブと、ｄ）一側端部が発熱チューブの内部で中軸に連結し、他の一側端部が発熱チューブに接するコイル部と、ｅ）プラグ装着部と中軸を絶縁してプラグ装着部に結合し、（＋）（−）ターミナル部材が一体に備えられたコネクタと、ｆ）コネクタに圧入し、（＋）ターミナル部材と電気的に連結し、中軸と結合する第１ターミナル接続部材と、ｇ）第１ターミナル接続部材と個別にコネクタに圧入し、（−）ターミナル部材と電気的に連結し、プラグハウジングの一側端部と結合する第２ターミナル接続部材と、を有して構成される。

プラグハウジングの好ましい形態では、プラグ装着部の内周面と一定の間隔をおいて第２ターミナル接続部材と結合する。
プラグ装着部の好ましい形態では、プラグハウジングを離隔させるための離隔空間部が形成される。
プラグハウジングの一側端部は、シーリング部材によって中軸と結合する。
中軸と第２ターミナル接続部材は、絶縁ワッシャーによって互いに絶縁する。

第１ターミナル接続部材には、中軸を弾性的に加圧する第１弾性変形部が一体に備えられる。
第２ターミナル接続部材には、プラグハウジングの一側端部を弾性的に加圧する第２弾性変形部が一体に備えられる。

第１ターミナル接続部材の好ましい形態は、円筒形状に形成され、コネクタに対して弾性力を発揮するように第１切開線が長さ方向に沿って長く形成されている。
第２ターミナル接続部材の好ましい形態は、円筒形状に形成され、コネクタに対して弾性力を発揮するように第２切開線が長さ方向に沿って長く形成されている。
第１ターミナル接続部材には、（＋）ターミナル部材と連結する第１連結溝が形成される。
第２ターミナル接続部材には、（−）ターミナル部材と連結する第２連結溝が形成される。

コイル部の好ましい形態は、発熱チューブに一端が連結し、中軸に他端が連結する発熱コイルを有する。
コイル部は、発熱チューブに連結して熱を発散させる発熱コイルと、発熱コイルおよび中軸に連結して発熱コイルの発熱温度を制御する温度調節コイルと、を有する。

また、本発明に係る電子式サーモスタットは、自動車エンジンの冷却水温度を制御するものであって、ａ）エンジンの冷却水が流れる複数の流路に連結するバルブハウジングと、ｂ）バルブハウジングの内部に設置されてワックス収容空間を有するワックスケースと、ｃ）ワックス収容空間に充填されたワックスに挿入され、外部電源を受けて熱を発生させるグロープラグと、ｄ）グロープラグの熱によるワックスの体積膨張によって移動する駆動体と、ｅ）駆動体の移動によって流路を開閉するバルブ組立体と、を有して構成され、グロープラグは、バルブハウジングと絶縁した状態で外部電源と電気的に連結する。

グロープラグの好ましい形態は、バルブハウジングに一体に備えられたプラグ装着部に絶縁した状態で装着される中空形のプラグハウジングと、プラグハウジングの一側端部に絶縁した状態で固定されて外部から電源が印加される中軸と、中軸に連結してプラグハウジングの他の一側端部に設置され、電位差によって発熱するヒーティングユニットと、プラグ装着部と中軸を絶縁し、そのプラグ装着部に結合して中軸とプラグハウジングを電気的に連結するコネクティングユニットと、を有している。

コネクティングユニットの好ましい形態は、プラグ装着部に結合されて（＋）（−）ターミナル部材が一体に備えられたコネクタと、コネクタに圧入して（＋）ターミナル部材と電気的に連結し、中軸と結合する第１ターミナル接続部材と、第１ターミナル接続部材と個別にコネクタに圧入して（−）ターミナル部材と電気的に連結し、プラグハウジングの一側端部と結合する第２ターミナル接続部材と、を有している。

本発明に係るグロープラグによれば、プラグ装着部に絶縁した状態で構成され、コネクティングユニットの第１および第２ターミナル接続部材によって中軸と発熱チューブを電気的に連結することができる。
したがって、（＋）電源をプラグ本体に連結し、（−）電源を導電性材質のプラグ装着部に連結する一般的なグロープラグとは異なり、非導電性材質のプラグ装着部にもグロープラグの装着が可能であるため、プラグ装着部の材質に対する制約条件を解消することができる。

本発明に係る電子式サーモスタットによれば、熱を発生させるヒータとしてグロープラグを適用するため、ヒータを目標温度まで上げるに要する時間を短くすることができる。
したがって、車両の運転条件に応じてリアルタイムで冷却水温度を制御することができ、車両の燃費を向上させることができる。

以下の図面は、本発明の実施形態を説明するのに参照するためのものであり、本発明の技術的な思想が添付の図面に限定して解釈されるものではない。
本発明のグロープラグが適用される電子式サーモスタットを示す断面構成図である。 本発明のグロープラグの斜視図である。 本発明のグロープラグの断面構成図である。 本発明のグロープラグに適用されるヒーティングユニットを概略的に示す断面図である。 本発明のグロープラグに適用されるコネクティングユニットを示す分解斜視図である。 本発明のグロープラグに適用されるコネクティングユニットのコネクタを示す断面構成図である。 本発明のグロープラグに適用されるコネクティングユニットの第１ターミナル接続部材を示す断面構成図である。 本発明のグロープラグに適用されるコネクティングユニットの第２ターミナル接続部材を示す断面構成図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明のグロープラグ、および電子式サーモスタットについて、実施形態を挙げて、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様に相違した形態で実現されてもよく、ここで説明する実施形態に限定されることはない。

本発明の説明にあたり、説明上不必要な部分は省略し、明細書全体に渡って同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付している。図面に示す各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に示し、本発明が必ずしも図面に示されものに限定されることはない。また、多様な部分および領域を明確に表現するために部分的に拡大して示しており、相対的な大きさは図に反映されていない。また、詳細な説明において、構成の名称を第１、第２、第３などと区分したのは、その構成の名称が同じ関係であるのでこれを区分するためであり、必ずしもその順序に限定されない。

図１は、本発明の実施形態に係るグロープラグが適用される電子式サーモスタットを示す断面構成図である。
図１を参照すると、本発明のグロープラグ１００は、通常、ディーゼルエンジンなどで燃料の着火をサポートするように空気を予め加熱するのに使用されるものである。しかし、このグロープラグ１００は、所定のプラグ装着部１に固定されて、電気的な信号によって熱を発生させ、その熱をプラグ装着部１の周囲に伝えるヒータとして適用されている。

例えば、グロープラグ１００は、エンジンの冷却水温度を最適の状態に維持するための電子式サーモスタット２００のヒータに適用される。ここで、電子式サーモスタット２００は、電源が供給されてヒータを発熱させ、そのヒータの熱によってワックスを膨張させてピストンなどの駆動体を押し出すことによってバルブを作動させる構造となっている。

本発明の実施形態では、（＋）電源をプラグ本体に連結し、（−）電源を導電性材質のプラグ装着部１に連結する一般的なグロープラグとは異なり、非導電性材質のプラグ装着部１にも装着可能なグロープラグ１００を提供する。
すなわち、一般的なグロープラグは、（−）電源を連結するために、プラグ装着部１の材質が電気を通電する材質でなければならないため、プラグ装着部１の材質によって使用の制約が伴う。

図２は、電子式サーモスタットに適用されるグロープラグを示す斜視図であり、図３は、その断面図である。
図１〜図３を参照すると、グロープラグ１００は、基本的に、プラグハウジング１０、中軸２０、ヒーティングユニット３０、およびコネクティングユニット６０を有してなっている。

この実施形態において、プラグハウジング１０は、グロープラグ１００の構成要素を装着するためのものであって、全体グロープラグ１００を固定させるプラグ装着部１に装着される。例えば、プラグ装着部１は、エンジンの冷却水が流れる複数の流路に連結する多様な材質のバルブハウジング１１０に一体に備えられてもよく、さらに非導電性材質で形成されてもよい。

プラグハウジング１０は、図面を基準にして上下端部が開放した中空のケース形体であり、プラグ装着部１と絶縁した状態でプラグ装着部１の中空内部に装着され、外部から（−）電源が印加される設置本体とすることができる。
このとき、プラグハウジング１０の外表面には、所定の要素にねじ結合されるねじ部１１が形成され、上端の部分には六角形状のヘッド部１３が形成されている。当業界では、このような構造のプラグハウジング１０を、単に「ボルト（ｖａｕｌｔ）」と言うことがる。

プラグ装着部１の内周面には、その内周面とプラグハウジング１０を絶縁させるための離隔空間部５が形成される。
プラグ装着部１が金属である場合、離隔空間部５は、そのプラグ装着部１の内周面が切削加工され、プラグ装着部１の内周面とプラグハウジング１０を一定の間隔で離隔させる機能を行うようにする。
プラグ装着部１がプラスチックである場合、離隔空間部５は、射出成形などによってプラグ装着部１の内周面とプラグハウジング１０を一定の間隔で離隔させるようにする。

中軸２０は、外部から（＋）電源が印加されるコア（ｃｏｒｅ）であって、プラグハウジング１０と絶縁した状態でそのプラグハウジング１０の一側端部（図面を基準にして上側端部）に固定される。
中軸２０は、シーリング部材２１によってプラグハウジング１０の一側端部に結合することができる。例えば、シーリング部材２１は、代表的にＯ−リングである。

この実施形態において、ヒーティングユニット３０は、中軸２０とプラグハウジング１０によって電源が供給され、その電位差によって熱を発生させるものであって、代表的に図４に示すように、発熱チューブ４０とコイル部５０である。

発熱チューブ４０は、図面を基準にして、上端が開放され、下端が閉鎖された円筒形状に形成され、その上端の部分がプラグハウジング１０の他の一側端部（図面を基準にして下側端部）に挿入され、プラグハウジング１０の他の一側端部に結合される。

発熱チューブ４０は、プラグハウジング１０の他の一側端部に締り嵌め式によって結合され、溶接などによってプラグハウジング１０の他の一側端部に接合される。
また、発熱チューブ４０の上端開放部には、中軸２０の下側端部がその発熱チューブ４０と絶縁した状態で挿入されてもよく、発熱チューブ４０の下端の部分は、スウェージング（ｓｗａｇｉｎｇ）成形によって曲面に形成される。

コイル部５０は、外部から印加される電源の電位差によって熱を発生させるものであって、発熱チューブ４０の内部に配置され、一端が中軸２０の下側端部に連結され、他端が発熱チューブ４０の下端部分に接している。

このようなコイル部５０は、図４の（ａ）に示すように、発熱チューブ４０の下端部分と連結して熱を発散させる発熱コイル５１と、発熱コイル５１と連結して中軸２０の下端部分と連結し、発熱コイル５１の発熱温度を制御する温度調節コイル５３を有している。

発熱コイル５１は、例えば、発熱チューブ４０の下端部の内周面にレーザ溶接によって固定され、温度調節コイル５３は、中軸２０の下端部分にコーキングまたはレーザ溶接によって固定される。
上記において、温度調節コイル５３は、発熱コイル５１の温度上昇に応じて固有抵抗が変化して温度上昇を制御し、その発熱コイル５１の発熱温度を一定に維持させる機能を行うようになる。

発熱コイル５１と温度調節コイル５３は互いに一体に連結するため、発熱コイル５１は電気的な抵抗が大きい材質で形成され、温度調節コイル５３は発熱コイル５１に比べて電気的な抵抗が小さい材質で形成される。

別の形態として、コイル部５０は、図４の（ｂ）に示すように、外部から印加される電源によって熱を発生させる発熱コイル５１のみで構成することもできる。この場合、発熱コイル５１の一端は、例えば、発熱チューブ４０の下端部の内周面にレーザ溶接によって結合され、発熱コイル５１の他端は、中軸２０の下端部分にコーキングまたはレーザ溶接によって固定される。

一方、発熱チューブ４０の内部空間において、その発熱チューブ４０とコイル部５０の間の空間には絶縁部材５５が充填されていてもよい。
絶縁部材５５は、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）パウダーである。酸化マグネシウムパウダーは、絶縁体であって、発熱チューブ４０とコイル部５０の間を絶縁し、コイル部５０の流動を防ぎ、発熱コイル５１で発生した熱を発熱チューブ４０に伝達する機能を行う。

コネクティングユニット６０は、上記したように中軸２０とプラグハウジング１０を電気的に連結するためのものであって、プラグ装着部１と中軸２０を絶縁してそのプラグ装着部１に構成される。

図５は、本発明に係る電子式サーモスタットのグロープラグに適用されるコネクティングユニットを示す分解斜視図である。
図１〜図５を参照すると、コネクティングユニット６０は、コネクタ７０と、第１ターミナル接続部材８０と、第２ターミナル接続部材９０を有している。

コネクタ７０は、プラグ装着部１の上端からプラグ装着部１に挿入されるものであって、プラグ装着部１と中軸２０を絶縁し、プラグ装着部１に結合される。

図６は、本発明に係る電子式サーモスタットのグロープラグに適用されるコネクティングユニットのコネクタを示す断面構成図である。
図１〜図６を参照すると、コネクタ７０は、絶縁素材であるプラスチック素材で形成され、プラグ装着部１に実質的に挿入される第１部分７１と、第１部分７１に垂直交差する方向に第１部分７１と一体に形成された第２部分７２でなっている。
ここで、第２部分７２には、（＋）ターミナル部材７３と（−）ターミナル部材７４がそれぞれ一体に備えられ、コネクタ７０は、これら＋）ターミナル部材７３と（−）ターミナル部材７を射出成形により形成することができる。

図７は、電子式サーモスタットのグロープラグに適用されるコネクティングユニットの第１ターミナル接続部材を示す断面構成図である。
図１〜図７を参照すると、第１ターミナル接続部材８０は、中軸２０と（＋）ターミナル部材７３を電気的に連結するものであって、コネクタ７０の第１部分７１の最上側に圧入される。

また、第１ターミナル接続部材８０は、中空の円筒形状とし、導電性素材で形成され、中軸２０の上端部分が中空に挿入結合される。
第１ターミナル接続部材８０は、コネクタ７０の第１部分７１に圧入されるとき、第１部分７１に対して弾性力をもたせて第１部分７１の内周面に密着させることができる。そのために、第１ターミナル接続部材８０には、上端から下端の長さ方向に沿って第１切開線８１が長く形成されている。

また、第１ターミナル接続部材８０には、中軸２０の上端部分を弾性的に加圧するための複数の第１弾性変形部８３が一体に備えられている。
第１弾性変形部８３は、第１ターミナル接続部材８０の一部分が切り取られたものであって、所定形態のウェーブを形成しており、第１ターミナル接続部材８０に中軸２０の上端部分が挿入するときに弾性変形しながら、その中軸２０を圧迫することができる。

同時に、第１ターミナル接続部材８０には、上記したように、コネクタ７０の（＋）ターミナル部材７３と連結する第１連結溝８５が形成されている。すなわち、第１ターミナル接続部材８０がコネクタ７０の第１部分７１に圧入されたとき、（＋）ターミナル部材７３が第１連結溝８５に結合しながら第１ターミナル接続部材８０と電気的に連結する。

図８は、電子式サーモスタットのグロープラグに適用されるコネクティングユニットの第２ターミナル接続部材を示す断面構成図である。
図１〜図８を参照すると、第２ターミナル接続部材９０は、プラグハウジング１０および（−）ターミナル部材７４と電気的に連結するものであって、第１ターミナル接続部材８０と個別にコネクタ７０の第１部分７１に圧入される。

第２ターミナル接続部材９０は、中空を有する円筒形状であり、導電性素材で形成され、プラグハウジング１０の一側端部（図面を基準にして側端部）が中空に挿入結合される。
ここで、第１ターミナル接続部材８０と結合した中軸２０と第２ターミナル接続部材９０は、絶縁ワッシャー９９によって互いに絶縁することができる。

プラグハウジング１０は、プラグ装着部１の離隔空間部５により、プラグ装着部１の内周面と一定の間隔をおいて第２ターミナル接続部材９０と結合することができる。

一方、第２ターミナル接続部材９０は、コネクタ７０の第１部分７１に圧入するとき、その第１部分７１に対して弾性力をもたせて、第１部分７１の内周面に密着させることができる。そのために、第２ターミナル接続部材９０には、上端から下端の長さ方向に沿って第２切開線９１が形成されている。

第２ターミナル接続部材９０には、プラグハウジング１０の一側端部を弾性的に加圧するための複数の第２弾性変形部９３が一体に備えられている。第２弾性変形部９３は、第２ターミナル接続部材９０の一部分が切り取られたものであって、所定形態のウェーブを形成しており、第２ターミナル接続部材９０にプラグハウジング１０の一側端部が挿入するときに弾性変形しながら、そのプラグハウジング１０を圧迫する。

これと同時に、第２ターミナル接続部材９０には、コネクタ７０の（−）ターミナル部材７４と連結する第２連結溝９５が形成されている。すなわち、第２ターミナル接続部材９０がコネクタ７０の第１部分７１に圧入するとき、（−）ターミナル部材７４は第２連結溝９５に結合しながら、第２ターミナル接続部材９０と電気的に連結する。

グロープラグ１００は、プラグ装着部１に絶縁された状態で構成され、コネクティングユニット６０の第１および第２ターミナル接続部材８０を通じて中軸２０と発熱チューブ４０を電気的に連結される。

したがって、この実施形態では、（＋）電源をプラグ本体に連結し、（−）電源を導電性材質のプラグ装着部１に連結する一般的なグロープラグとは異なり、非導電性材質のプラグ装着部１にもグロープラグ１００の装着が可能であるため、プラグ装着部１の材質に対する制約条件を解消することができる。

以下、上記した実施形態において、グロープラグ１００が適用されたサーモスタット２００の構成について、図１を参照しつつ詳細に説明する。
図１を参照すると、電子式サーモスタット２００は、自動車エンジンの冷却水温度を制御するためのものであって、電源が供給されてヒータを発熱させ、そのヒータの熱によってワックスを膨張させてピストンなどの駆動体を押し出すことによってバルブを作動させる。

電子式サーモスタット２００は、熱を発生させるヒータとして上記したようなグロープラグ１００を採用することにより、ヒータを目標温度まで迅速に上げることができる構造としている。このために、電子式サーモスタット２００は、基本的に、バルブハウジング１１０、ワックスケース１３０、グロープラグ１００、駆動体１５０、およびバルブ組立体１７０を有して構成される。

この実施形態において、バルブハウジング１１０は、自動車エンジンの冷却水が流れる複数の流路（図示していない）に連結する部分である。
例えば、バルブハウジング１１０は、冷却水がラジエータを循環して入ってくるラジエータ側流路、冷却水がラジエータを循環せずに直ぐにエンジンのウォーターポンプ側に循環されるようにするバイパス流路、および冷却水がエンジンに流入する入口のウォーターポンプ側流路などと連結することができる。

このようなバルブハウジング１１０には、電源が供給されて熱を発生させるヒータとして、グロープラグ１００が装着されるプラグ装着部１を一体に形成している。
ここで、バルブハウジング１１０は、プラグ装着部１と共に導電性材質で形成されてもよく、あるいは非導電性材質で形成されてもよい。

この実施形態において、ワックスケース１３０は、バルブハウジング１１０の内部でプラグ装着部１に挿入され、グロープラグ１００のプラグハウジング１０と結合している。
このとき、ワックスケース１３０は、一例として、熱伝達に優れた金属素材で形成され、プラグ装着部１と絶縁した状態でそのプラグ装着部１の下端部に挿入され、そのプラグハウジング１０のねじ部１１とねじ式によって締結される。

また、ワックスケース１３０には、内部にワックス１３１を充填するためのワックス収容空間を形成している。
ワックス１３１は、固体状態に熱が加われば液体状態に変換しながら体積が膨張する、通常の熱膨張素材である。ワックスケース１３０のワックス収容空間には、グロープラグ１００の発熱チューブ４０が挿入され、その発熱チューブ４０を通じてワックス収容空間のワックス１３１に熱を供給する。

このために、ワックスケース１３０には発熱チューブ４０が通過し、ワックス収容空間に挿入されるように貫通孔１３３が上側に形成されている。
ここで、ワックスケース１３０がプラグ装着部１の下端部に挿入されてそのプラグハウジング１０のねじ部１１とねじ式によって締結されるとき、発熱チューブ４０は、貫通孔１３３を通じてワックス収容空間に挿入される。

本発明の実施形態において、グロープラグ１００は、その発熱チューブ４０がワックスケース１３０のワックス収容空間に挿入され、外部電源を受けて発熱チューブ４０に熱を発生させるヒータとして備えられる。

グロープラグ１００は、バルブハウジング１１０のプラグ装着部１と絶縁した状態でプラグ装着部１に組み立てられ、コネクティングユニット６０によって中軸２０とプラグハウジング１０を電気的に連結してもよい。
このようなグロープラグ１００は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）のような外部のコントローラーの制御によって電子式に制御することができる。

グロープラグ１００は、上記した構成であり、以下の説明では、その構成および組み立て構造は省略する。
駆動体１５０は、グロープラグ１００の熱によるワックス１３１の体積膨張によって上下方向に移動するピストンとして備えられる。
駆動体１５０は、ワックスケース１３０の（図面を基準として）下側端部に結合する円筒形のエレメントガイド１５１内部に配置されて移動する。

エレメントガイド１５１内部と駆動体１５０上部にはゴム移動体１５３が配置され、ゴム移動体１５３の上部には伝達液１５５が充填され、伝達液１５５の上面とワックス１３１の間にはダイヤフラム１５７が備えられる。

エレメントガイド１５１の内部で伝達液１５５が充填される空間は、ダイヤフラム１５７が設置される上部から下部にいくほど直径が漸進的に小さくなる傾斜面に形成することができる。このように形成することにより、ダイヤフラム１５７の変形による伝達液１５５の圧力がゴム移動体１５３に集中され、その力によってゴム移動体１５３は再びその下部の駆動体１５０を圧迫するようになる。
したがって、このような構造は、ワックス１３１の膨張圧力に対する損失が発生せず、その膨張圧力が駆動体１５０まで伝達されるため、冷却水の流れを高精度で制御できるようになる。

バルブ組立体１７０は、駆動体１５０の移動によってエンジン冷却水が流れる流路（図示していあい）を選択的に開閉するためのものである。このようなバルブ組立体１７０は、メインバルブ１８１と、弾性部材１８５と、バイパスバルブ１９１を有している。
メインバルブ１８１は、駆動体１５０の移動によってエンジン冷却水が流れる流路であって、例えば、ラジエータ側流路（図示していない）を開閉する機能を行う。ここで、ラジエータ側流路は、エンジン（図示していない）から流れてきた冷却水がラジエータ（図示していない）を循環してエンジンに戻る流路である。

弾性部材１８５は、メインバルブ１８１の下面に配置され、メインバルブ１８１をラジエータ側流路に弾性的に支持する機能を行う。したがって、外部から力が加わらなければ、弾性部材１８５の弾性力によってメインバルブ１８１がラジエータ側流路を閉鎖している。

バイパスバルブ１９１は、メインバルブ１８１に連動して、ラジエータを循環しないバイパス流路（図示していない）を開閉する。バイパス流路は、エンジンからの冷却水がラジエータを経ずにエンジンのウォーターポンプ側に流入する流路である。
バイパスバルブ１９１は、駆動体１５０の下部に配置され、駆動体１５０の圧力によって移動する。

メインバルブ１８１とバイパスバルブ１９１は、フレーム１９３（当業界では通常「バルブガイド」と呼ぶ）を通じて一体的に連結してもよいが、この場合、駆動体１５０の圧力によってバイパスバルブ１９１とメインバルブ１８１が共に移動するようになる。

電子式サーモスタット２００は、冷却水が流入するエンジンの入口側に設置することができる。しかし、電子式サーモスタット２００は、冷却水が流入するエンジンの入口側に設置することに限定されることはなく、エンジンの出口側冷却水に設置することができる。

以下、本発明に係る電子式サーモスタット２００の作動を説明する。
エンジンの冷却水が設定温度に維持されているとき、メインバルブ１８１は弾性部材１８５によってラジエータ側流路を閉じており、バイパスバルブ１９１は、メインバルブ１８１とフレーム１９３がでを通じて一体に連結することによってバイパス流路を開放している。このとき、エンジンから送出される冷却水は、ラジエータを経ずにバイパス流路を流れ、ウォーターポンプ側流路を通ってそのままエンジンに流れていく。

エンジンの運転によって冷却水温度が上昇し、設定温度を超えたとき、ＥＣＵは、グロープラグ１００の作動を指示し、メインバルブ１８１を開放させる。
このとき、外部電源が、グロープラグ１００のコネクティングユニット６０を通じてコイル部５０に印加され、コイル部５０の発熱コイル５１は迅速に目標温度に上げるようにする。

したがって、この実施形態では、コイル部５０の発熱コイル５１が発熱することによってワックス１３１の体積が膨張し、これに当接したダイヤフラム１５７はワックス１３１の体積膨張によって変形する。ダイヤフラム１５７の変形による圧力は、伝達液１５５とゴム移動体１５３を順に経て駆動体１５０に伝達される。駆動体１５０は、下に移動してバイパスバルブ１９１に圧力を加え、これによってバイパスバルブ１９１は下に移動し、バイパス流路を遮断する。
バイパスバルブ１９１と共に、フレーム１９３に一体に連結したメインバルブ１８１も下に移動して、ラジエータ側流路を開放する。

このようになると、エンジンから送り出された冷却水は、ラジエータを循環した後に、ラジエータ側流路を通じてウォーターポンプ側流路に流れてエンジンに戻される。冷却水は、ラジエータを循環して温度が下げられる。

一方、冷却水の温度が設定温度以下になったとき、ＥＣＵはこれを把握してグロープラグ１００の作動を中止するように指示する。これにより、コイル部５０の発熱コイル５１は発熱を止め、膨張したワックス１３１は収縮して駆動体１５０は上部に移動する。
このようになると、駆動体１５０がバイパスバルブ１９１を押す圧力がなくなるため、弾性部材１８５の弾性力によってメインバルブ１８１が上昇してラジエータ側流路を閉鎖し、これと共にバイパスバルブ１９１も上昇して、バイパス流路を開放するようになる。

以上で説明したように、本発明に係る電子式サーモスタット２００によれば、ＥＣＵでサーモスタット２００を制御することにより、冷却水の温度を設定温度に一定に維持させることができるようになる。
さらに、ヒータとしてグロープラグ１００を適用することによって、迅速に目標温度に到達することができ、冷却水の温度を迅速かつ正確に制御することができる。

実験結果によると、フィルム抵抗タイプのヒータを適用する従来技術の場合、目標温度の３００〜３５０℃に到達するのに５０〜７０秒程度であったが、ヒータとしてグロープラグ１００を適用したときには、目標温度の３５０℃に到達するのに３０秒以内であり、著しく向上したことを確認した。

また、電子式サーモスタット２００にグロープラグ１００を適用することによって、目標温度まで上昇するに要する時間を短くすることができ、ＥＣＵによるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によってヒータの発熱量を制御することにより、冷却系の特性を多様に変化させることができる。

以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付の図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属するものである。

１：プラグ装着部
５：離隔空間部
１０：プラグハウジング
１１：ねじ部
１３：ヘッド部
２０：中軸
２１：シーリング部材
３０：ヒーティングユニット
４０：発熱チューブ
５０：コイル部
５１：発熱コイル
５３：温度調節コイル
５５：絶縁部材
６０：コネクティングユニット
７０：コネクタ
７１：第１部分
７２：第２部分
７３：（＋）ターミナル部材
７４：（−）ターミナル部材
８０：第１ターミナル接続部材
８１：第１切開線
８３：第１弾性変形部
８５：第１連結溝
９０：第２ターミナル接続部材
９１：第２切開線
９３：第２弾性変形部
９５：第２連結溝
９９：絶縁ワッシャー
１１０：バルブハウジング
１３０：ワックスケース
１３１：ワックス
１３３：貫通孔
１５０：駆動体
１５１：エレメントガイド
１５３：ゴム移動体
１５５：伝達液
１５７：ダイヤフラム
１７０：バルブ組立体
１８１：メインバルブ
１８５：弾性部材
１９１：バイパスバルブ
１９３：フレーム

Claims (19)

1. プラグ装着部に絶縁した状態で装着される中空形のプラグハウジングと、
   前記プラグハウジングの一側端部に絶縁した状態で固定されて外部から電源が印加される中軸と、
   前記中軸に連結して前記プラグハウジングの他の一側端部に設けられ、電位差によって発熱するヒーティングユニットと、
   前記プラグ装着部と前記中軸を絶縁し、そのプラグ装着部に結合して前記中軸と前記プラグハウジングを電気的に連結するコネクティングユニットと、
   を有してなることを特徴とするグロープラグ。
2. 前記コネクティングユニットは、
   前記プラグ装着部に結合して（＋）（−）ターミナル部材が一体に備えられたコネクタと、
   前記コネクタに圧入して前記（＋）ターミナル部材と電気的に連結し、前記中軸と結合する第１ターミナル接続部材と、
   前記第１ターミナル接続部材と個別に前記コネクタに圧入して前記（−）ターミナル部材と電気的に連結し、前記プラグハウジングの一側端部と結合する第２ターミナル接続部材と、
   を有してなることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
3. 前記ヒーティングユニットは、
   前記プラグハウジングの他の一側端部に結合する発熱チューブと、
   一側端部が前記発熱チューブの内部で前記中軸に連結し、他の一側端部が前記発熱チューブに接するコイル部と、
   を有してなることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
4. 所定のプラグ装着部に固定されるグロープラグであって、
   前記プラグ装着部と絶縁した状態でそのプラグ装着部に装着される中空形のプラグハウジングと、
   前記プラグハウジングと絶縁した状態でそのプラグハウジングの一側端部に固定され、外部から電源が印加される中軸と、
   前記プラグハウジングの他の一側端部に結合する発熱チューブと、
   一側端部が前記発熱チューブの内部で前記中軸に連結し、他の一側端部が前記発熱チューブに接するコイル部と、
   前記プラグ装着部と前記中軸を絶縁して前記プラグ装着部に結合し、（＋）（−）ターミナル部材が一体に備えられたコネクタと、
   前記コネクタに圧入し、前記（＋）ターミナル部材と電気的に連結し、前記中軸と結合する第１ターミナル接続部材と、
   前記第１ターミナル接続部材と個別に前記コネクタに圧入し、前記（−）ターミナル部材と電気的に連結し、前記プラグハウジングの一側端部と結合する第２ターミナル接続部材と、
   を有してなることを特徴とするグロープラグ。
5. 前記プラグハウジングは、
   前記プラグ装着部の内周面と一定の間隔をおいて前記第２ターミナル接続部材と結合することを特徴とする請求項４に記載のグロープラグ。
6. 前記プラグ装着部には、前記プラグハウジングを離隔させるための離隔空間部が形成されることを特徴とする請求項５に記載のグロープラグ。
7. 前記プラグハウジングの一側端部は、シーリング部材によって前記中軸と結合することを特徴とする請求項４に記載のグロープラグ。
8. 前記中軸と前記第２ターミナル接続部材は、絶縁ワッシャーによって互いに絶縁することを特徴とする請求項４に記載のグロープラグ。
9. 前記第１ターミナル接続部材には、前記中軸を弾性的に加圧する第１弾性変形部が一体に備えられることを特徴とする請求項４に記載のグロープラグ。
10. 前記第２ターミナル接続部材には、前記プラグハウジングの一側端部を弾性的に加圧する第２弾性変形部が一体に備えられることを特徴とする請求項９に記載のグロープラグ。
11. 前記第１ターミナル接続部材は、
    円筒形状に形成され、前記コネクタに対して弾性力を発揮するように第１切開線が長さ方向に沿って長く形成されていることを特徴とする請求項４に記載のグロープラグ。
12. 前記第２ターミナル接続部材は、
    円筒形状に形成され、前記コネクタに対して弾性力を発揮するように第２切開線が長さ方向に沿って長く形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のグロープラグ。
13. 前記第１ターミナル接続部材には、前記（＋）ターミナル部材と連結する第１連結溝が形成されることを特徴とする請求項４に記載のグロープラグ。
14. 前記第２ターミナル接続部材には、前記（−）ターミナル部材と連結する第２連結溝が形成されることを特徴とする請求項１３に記載のグロープラグ。
15. 前記コイル部は、
    前記発熱チューブに一端が連結し、前記中軸に他端が連結する発熱コイルを有することを特徴とする請求項４に記載のグロープラグ。
16. 前記コイル部は、
    前記発熱チューブに連結して熱を発散させる発熱コイルと、
    前記発熱コイルおよび前記中軸に連結して前記発熱コイルの発熱温度を制御する温度調節コイルと、
    を有することを特徴とする請求項４に記載のグロープラグ。
17. 自動車エンジンの冷却水温度を制御するための電子式サーモスタットであって、
    前記エンジンの冷却水が流れる複数の流路に連結するバルブハウジングと、
    前記バルブハウジングの内部に設置されてワックス収容空間を有するワックスケースと、
    前記ワックス収容空間に充填されたワックスに挿入され、外部電源を受けて熱を発生させるグロープラグと、
    前記グロープラグの熱によるワックスの体積膨張によって移動する駆動体と、
    前記駆動体の移動によって前記流路を開閉するバルブ組立体と、
    を有し、
    前記グロープラグは、前記バルブハウジングと絶縁した状態で前記外部電源と電気的に連結することを特徴とする電子式サーモスタット。
18. 前記グロープラグは、
    前記バルブハウジングに一体に備えられたプラグ装着部に絶縁した状態で装着される中空形のプラグハウジングと、
    前記プラグハウジングの一側端部に絶縁した状態で固定されて外部から電源が印加される中軸と、
    前記中軸に連結して前記プラグハウジングの他の一側端部に設けられ、電位差によって発熱するヒーティングユニットと、
    前記プラグ装着部と前記中軸を絶縁し、そのプラグ装着部に結合して前記中軸と前記プラグハウジングを電気的に連結するコネクティングユニットと、
    を有してなることを特徴とする請求項１７に記載の電子式サーモスタット。
19. 前記コネクティングユニットは、
    前記プラグ装着部に結合されて（＋）（−）ターミナル部材が一体に備えられたコネクタと、
    前記コネクタに圧入して前記（＋）ターミナル部材と電気的に連結し、前記中軸と結合する第１ターミナル接続部材と、
    前記第１ターミナル接続部材と個別に前記コネクタに圧入して前記（−）ターミナル部材と電気的に連結し、前記プラグハウジングの一側端部と結合する第２ターミナル接続部材と、
    を有してなることを特徴とする請求項１８に記載の電子式サーモスタット。

Images