JP2014163303A - 水冷式エンジンのサーモスタット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水温上昇に伴う開弁開始時期を全開到達時の冷却水温度付近まで保持し得る水冷式エンジンのサーモスタット装置を提供する。
【解決手段】感熱膨張体３５の体積変化により移動して複数のポート１３、１４、１５のうちの特定のポート１３を開閉する弁体３１を備えた弁部材２１とを備え、閉弁温度以下の範囲にあるときは閉弁位置をとり、冷却水の温度が予め設定された全開弁温度で全開弁位置をとるサーモスタット装置において、冷却水温度が予め設定された開弁開始温度に達したときに拘束を解除する弁動作制限部４０を備える。開弁開始温度を全開弁温度付近まで高くすることで開弁開始温度と全開弁温度との温度差が小さくなり開弁高速応答性が確保できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、水冷式エンジンのサーモスタット装置に関し、特にワックス等の感熱膨張体により駆動されるサーモスタット装置に関する。

従来より、水冷式エンジンの冷却水温度を制御するサーモスタット装置としてワックス（パラフィンの粉末結晶体）等の感熱膨張体により駆動されるサーモスタット装置が広く使用されている。

例えば、特許文献１に開示されるサーモスタット装置１００は、図５に冷却システムを示すように、ウォーターポンプ１１１でエンジン１１２からラジエータ１１３へ冷却水を流す流路のエンジン１１２とラジエータ１１３の冷却水入口との間に設置される。

このサーモスタット装置１００は、図６に示すように、冷却水温の上昇に応じてピストン１０２を突出させて弁体１０３を弁座１０５から離して開弁させる第１感温素子１０１と、温度上昇に応じてピストン１０７を突出させて第１感温素子１０１のピストン１０２の先端を押して第１感温素子１０１及び弁体１０３を移動させて開弁させる第２感温素子１０６とを有し、第２感温素子１０６のピストン突出開始温度を第１感温素子１０１より高温に設定し、かつ第２感温素子１０６の温度変化当たりのピストン突出量を第１感温素子１０１より大きく設定して温度上昇による弁体リフト量の変化を開弁途中から急激に増大させる。

これによりサーモスタット１００が小さな温度幅で閉弁状態から全開弁状態に達することで、外気温によるラジエータ１１３の冷却効率が変化しても、冷却水温の変化が抑制されて、エンジン１１２の作動状態の変化を小さく抑えることができる。

特許文献２に開示される冷却水温度制御装置は、冷却水通路中に設けた支持部材に固定したサーモスタット軸と、サーモスタット軸に沿って摺動する感温部と、感温部に沿って摺動可能なサーモスタット弁と、サーモスタット弁が当接して冷却水通路を閉路し、エンジンの負荷に応じて所定の位置となる可動弁座とを具備し、高負荷時にはサーモスタット弁の感温部による開弁温度が低くなり、低負荷時には開弁温度が高くなるように可動式弁座及びサーモスタット弁の感温部に対する位置を制御することで、内燃機関の負荷に応じて開弁温度を制御する。

特許文献３には、冷却水路中に設けられた弁と、流体温度に応じて弁体を移動させて弁を開閉する感温作動体を設けたサーモスタットであって、外気温に応じてヒータによって感温特性を変える可変感温特性サーモスタットが開示される。

特開昭６１−１０１６１７号公報 特開昭５８−３０４１３号公報 特開昭６０−１２１３７７号公報

上記引用文献１のサーモスタット装置によると、ピストンを突出させて弁体を弁座から離して開弁させる第１感温素子と、ピストンを突出させて第１感温素子のピストンを押して第１感温素子及び弁体を移動させて開弁させる第２感温素子を備え、第２感温素子のピストン突出開始温度を第１感温素子より高温に設定することで、比較的小さな温度幅で開弁開始から全開弁状態に移行できる。

しかし、ワックス等の感熱膨張体を用いた第１感温素子及は、冷却水の昇温に伴い熱膨張体が熱膨張を始める熱膨張開始温度で開弁を開始し、更なる昇温に従って次第に大きく開弁して全開弁に達し、同様に第２感温素子においても感熱膨張体の熱膨張に伴って第１感温素子及び弁体を移動させることから開弁開始と全開弁との間に冷却水の温度差が生じる。

特許文献２によると、高負荷時には感温部による開弁温度が低くなり、低負荷時には開弁温度が高くなるように制御することで、エンジンの負荷に応じた開弁温度が得られる。特許文献３によると外気温に応じた感温特性のサーモスタット特性が得られる。

ここで、エンジンの暖機性や燃費向上の観点から開弁開始温度を高く設定する要求がある一方、全開弁温度はエンジンの過熱、いわゆるオーバーヒート耐力を考慮すると低く設定する要求がある。

従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、冷却水温上昇に伴う開弁開始時期を全開到達時の冷却水温度付近に設定し得る水冷式エンジンのサーモスタット装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１の水冷式エンジンのサーモスタット装置は、エンジンの冷却水循環路に接続される複数のポートに連通するバルブ作動室が形成されたサーモスタットハウジングと、前記バルブ作動室内に設けられ、前記バルブ作動室内の冷却水温度変化により熱膨張又は収縮する感熱膨張体を内蔵し、該感熱膨張体の体積変化により移動して前記複数のポートのうちの特定のポートを開閉する弁体を備えた弁部材とを備え、前記弁体が、冷却水の温度が予め設定された閉弁温度以下の範囲にあるときは前記特定のポートを閉じる閉弁位置をとり、冷却水の温度が予め設定された全開弁温度で前記特定のポートを開放する全開弁位置をとるように冷却水温度に応じて変位するエンジンのサーモスタット装置において、冷却水温度が予め設定された開弁開始温度に達するまでの初期段階では前記弁部材を閉弁位置に拘束し、該開弁開始温度に達したときに前記拘束を解除する弁動作制限部を備えたことを特徴とする。

これによると、エンジンの始動時の初期段階において感熱膨張体が凝固収縮して感熱膨張体圧力が低く、弁体が閉弁状態で特定のポートを閉鎖した状態であり、冷却水温が上昇して熱膨張開始温度に達するまで弁動作制限部によって弁部材の移動が拘束されて閉弁状態が維持されて感熱膨張体の内部圧力が高まる。

一方、冷却水温が開弁開始温度に達したときに、弁動作制限部による作動体の拘束を解除することで、開弁開始温度が全開弁温度付近に高く設定されて開弁開始温度と全開弁温度との差が小さくなり開弁高速応答性が確保できる。

請求項２に記載の発明は、請求項1に記載の水冷式エンジンのサーモスタット装置において、前記エンジンの冷却水出口とラジエータの冷却水取入口を連結するラジエータインレット通路を備え、前記複数のポートは、前記エンジンの冷却水取入口側に接続されるエンジン側出口ポートと、前記エンジンの冷却水出口側に接続されるバイパス通路に接続されるバイパス側入口ポートと、前記ラジエータの冷却水出口側に接続するラジエータ側入口ポートと、を備え、上記特定のポートは、前記ラジエータ側入口ポートであることを特徴とする。

これによると、エンジン始動時の初期段階において、ラジエータ側からエンジン側に冷却水を導入するラジエータ側入口ポートが熱膨張開始温度に達しても閉弁状態が維持され、バイパス通路を通ってエンジンの冷却水通路内に戻されるので、冷却水の温度が可及的速やかに上昇してエンジンの暖機が促進される。一方、開弁開始温度に達すると弁動作制限部による作動体の拘束を解除することでラジエータ側入口ポートが開放されてラジエータにおいて冷却された冷却水がエンジンの冷却水通路に送られ、エンジンを冷却した冷却水がラジエータインレット通路を介してラジエータに戻る冷却水循環路に切り換えられる。これにより、開弁開始温度が全開弁温度付近に設定されて開弁高速応答性が確保できると共に、エンジンの暖機性や燃費向上が得られ、かつ全開弁温度の上昇が抑制されてしてエンジンの過熱、いわゆるオーバーヒート耐力を確保することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の水冷式エンジンのサーモスタット装置において、前記弁体が、ラジエータ側入口ポートを閉じる閉弁位置のときバイパス側入口ポートを開放する全開弁位置をとり前記弁体がラジエータ側入口ポートを開放する全開弁位置のときバイパス側入口ポートを閉じる閉弁位置をとる前記弁部材に設けられた第２の弁体を備えたことを特徴とする。

これによると、弁体がラジエータ側入口ポートを閉じる閉弁位置からバイパス側入口ポートを開放する全開弁位置に移行する際に連動して、第２の弁体を閉弁位置に移動してバイパス側入口ポートを閉じることで、よりエンジンの暖機性や燃費向上が得られ、エンジンの過熱、いわゆるオーバーヒート耐力を確保することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか1項に記載の水冷式エンジンのサーモスタット装置において、前記弁動作制限部は、前記弁部材に設けられた係合部と、冷却水温度変化により熱膨張又は収縮する感熱膨張体を内蔵する温度感知部と、該感熱膨張体の体積変化によって係合位置と係合解除位置との間で移動するロックピンとを備えた、ことを特徴とする。

これによると、弁動作制限部を、弁部材に設けられた係合部と、冷却水温度変化により熱膨張又は収縮する感熱膨張体の体積変化によって係合位置と係合解除位置との間で移動するロックピンによる簡単な構成で、複雑な制御手段を要することなく形成することができる。

本発明によると、エンジンの始動時の初期段階において感熱膨張体が収縮してその感熱膨張体圧力が低く、弁体が閉弁状態で特定のポートを閉鎖した状態であり、冷却水温が上昇して熱膨張開始温度に達しても弁動作制限部によって弁部材の移動が拘束されて閉弁状態が維持されて感熱膨張体圧力が高まる。一方、冷却水温が開弁開始温度に達したときに、弁動作制限部による作動体の拘束を解除することで、開弁開始温度が全開弁温度付近に高く設定されて開弁開始温度と全開弁温度との差が小さくなり開弁高速応答性が確保できる。

実施の形態における水冷式エンジンのサーモスタット装置が適用された自動車用エンジンの冷却システムを示す説明図である。 サーモスタット装置の閉弁状態を示す断面図である。 サーモスタット装置の開弁開始状態を示す断面図である。 冷却水温に対する開弁応答特性を示す特性図である。 従来のサーモスタット装置を説明する冷却システムを示す説明図である。 従来のサーモスタット装置を断面図である。

以下、本発明に係る水冷式エンジンのサーモスタット装置の一実施の形態を、図１乃至図４に基づいて説明する。

図１は本実施の形態のサーモスタット装置が適用された自動車用エンジンの冷却システムを示す説明図、図２はサーモスタット装置の閉弁状態を示す断面図、図３はサーモスタット装置の開弁開始状態を示す断面図、図４は冷却水温に対する開弁応答特性を示す特性図である。

まず、この実施の形態のサーモスタット装置１０を用いた自動車用冷却システムの全体概要を図１に基づいて説明する。図において１は模式的に示すエンジン、２はラジエータ、３は室内暖房用ヒータであり、エンジン１のシリンダブロック１Ａ及びシリンダヘッド１Ｂには矢印で示したウォータジャケット等の冷却水通路が形成され、ラジエータ２及びヒータ３にそれぞれ冷却水通路が形成される。

シリンダブロック１Ａにウォータポンプ４が配設され、このウォータポンプ４の吐出側にエンジン１に形成された冷却水通路の冷却水取入口１ａが接続される。

ウォータポンプ４の吸込み側にサーモスタット装置１０を介在して接続されたラジエータアウトレット通路５がラジエータ２の冷却水通路の冷却水出口２ｂに接続される。エンジン１の冷却水通路の冷却水出口１ｂがラジエータインレット通路６によってラジエータ２の冷却水通路の冷却水取入口２ａに連通する。このラジエータインレット通路６の途中の部位とサーモスタット装置１０を連通するバイパス通路７を有する。

ヒータ３の冷却水取入口３ａがヒータインレット通路８によってラジエータインレット通路６の途中の部位に連通し、冷却水出口３ｂがヒータアウトレット通路９によってサーモスタット装置１０に接続する。

エンジン１の運転により、図示しないクランク軸に連動してウォータポンプ４が駆動されると、ラジエータ２内の冷却水はラジエータアウトレット通路５、サーモスタット装置１０及びウォータポンプ４を介してエンジン１の冷却水通路に供給される。エンジン１の冷却水通路に供給された冷却水はエンジン１を冷却した後、冷却水出口１ｂからラジエータインレット通路６を介してラジエータ２に戻され、ラジエータ２に戻された冷却水はラジエータ２内で冷却される。また、エンジン１を冷却して高温となった冷却水の一部は、ラジエータインレット通路６から分岐されたバイパス通路７を介してサーモスタット装置１０からウォータポンプ４に戻る。

一方、エンジン１を冷却して高温となった冷却水の一部は、ラジエータインレット通路６から分岐されたヒータインレット通路８を介してヒータ３に供給される。そして、ヒータ３を通過した冷却水は、ヒータアウトレット通路９を介してサーモスタット装置１０からウォータポンプ４に戻る。

これら、エンジン１、ラジエータ２、ヒータ３、ウォータポンプ４及びラジエータアウトレット通路５、ラジエータインレット通路６、バイパス通路７、ヒータインレット通路８、ヒータアウトレット通路９及びサーモスタット装置１０によって冷却水循環路が形成される。

このような冷却水循環路における冷却水の流れと流量とを、冷却水の温度に応じてサーモスタット装置１０によって制御する。即ち、冷却水温度が低いときは、図１に矢印ｃで示すように、冷却水をウォータポンプ４からエンジン１及びバイパス通路７を介して循環させる一方、冷却水温度が高くなったときは矢印ｈで示すようにウォータポンプ４からエンジン１、ラジエータインレット通路６、ラジエータ２、ラジエータアウトレット通路５を介して循環させることで、ラジエータ２側で冷却された冷却水をエンジン１に循環する。

次に、このサーモスタット装置１０の構成及び作用を図２及び図３に基づいて説明する。

サーモスタット装置１０は、サーモスタットハウジング１１とサーモスタットハウジング１１内部に配置されて冷却水通路を選択的に開通する２弁式のサーモスタット２０をする。

サーモスタットハウジング１１は、サーモスタット２０を収容するバルブ作動室１２を有し、バルブ作動室１２の一方に円筒状のラジエータ側入口ポート１３が設けられ、他方にラジエータ側入口ポート１３と対向してバイパス側入口ポート１５が形成される。更にバルブ作動室１２にはラジエータ側入口ポート１３の延在方向中心軸Ｏに対して交差する方向にエンジン側出口ポート１４及びヒータ側入口ポート１７が形成される。また、突出するラジエータ側入口ポート１３の接続端部１３ａに環状のサーモスタット保持部１３ｂが形成され、バイパス側入口ポート１５の開口部に環状の第２の弁座１６が形成される。

このように形成されたサーモスタットハウジング１１のラジエータ側入口ポート１３がラジエータアウトレット通路５に、エンジン側出口ポート１４がウォータポンプ４の吸込み側に、バイパス側入口ポート１５がバイパス通路７に、ヒータ側入口ポート１７がヒータアウトレット通路９にそれぞれ接合される。

サーモスタット２０は、冷却水の温度変化によって作動する弁部材２１の一端に第１の弁体３１が設けられ、その弁部材２１の他端に第２の弁体３２が設けられ、第１の弁体３１を閉弁位置に付勢する付勢手段であるコイルスプリング２９と本体フレーム３０を備えると共に、冷却水の温度変化によって第１の弁体３１の閉弁動作を規制する弁動作制限部４０を有する。

弁部材２１は、中空状の温度感知部２２とガイド部２３と弁棒２４とからなり、冷却水温を検知して膨張又は収縮するワックス等の感熱膨張体３５が温度感知部２２内に内蔵され、温度感知部２２の先端から延出した筒状のガイド部２３にプランジャ２５が内嵌される。このプランジャ２５の先端には、プランジャ２５を押圧させる押受体２６が設けられている。

第１の弁体３１は、ガイド部２３に設けられており、押受体２６の周囲に第１の弁体３１と対向する第１弁座２７が環状に形成され、押受体２６の外周にラジエータ側入口ポート１３のサーモスタット保持部１３ｂに嵌合するフランジ状の取付部２６ａが形成され、取付部２６ａの外周にパッキン２８が装着されている。

押受体２６の第１弁座２７の近傍と温度感知部２２との間が筒状の本体フレーム３０によって連結される。

第２の弁体３２は、温度感知部２２の後端から延出した弁棒２４に留め具３２ａによって取り付けられ、その第２の弁体３２と温度感知部２２との間に介装したコイルスプリング３３によって第２の弁体３２が弁棒２４の端部側に押圧付勢されている。

また、付勢手段であるコイルスプリング２９は、第１の弁体３１と本体フレーム３０との間に圧縮付与状態で設けられ、第１の弁体３１を常時閉弁位置に付勢する。

このようなサーモスタット２０は、パッキン２８が装着された押受体２６の取付部２６ａをラジエータ側入口ポート１３のサーモスタット保持部１３ｂに嵌合した状態で、ラジエータ側入口ポート１３の接続端部１３ａとラジエータアウトレット通路５との端部５ａと間に狭持して取り付けられる。

弁動作制限部４０は、弁棒２４の先端に延設されてバイパス側入口ポート１５内に延在する軸部４１の先端部に、この軸部４１の延在方向と直交して貫通形成された係合穴４２によって構成された係止部と、冷却水温の変化によって作動して係合穴４２に選択的に係脱して作動体２１の移動を規制する開弁規制部４５とによって構成される。

開弁規制部４５は、バイパス側入口ポート１５の流路から分岐してバイパスするコ字状の制御通路４６を有し、作動規制部５０が配置される。作動規制部５０は、冷却水温の変化によって膨張又は収縮するワックス等の感熱膨張体５６が内蔵される中空状の温度感知部５１と、温度感知部５１からバイパス側入口ポート１５の径方向外方に延出した筒状のガイド部５２とを有し、ガイド部５２にロックピン５３の基端が内嵌される。

このロックピン５３は、ガイド部５２から突出すると共にコ字状に折曲して先端がバイパス側入口ポート１５の流路内に延在し、先端に軸部４１の係合穴４２に挿入可能な係止部５４が形成される。また、ロックピン５３と制御通路４６の内周面との間にロックピン５３をガイド部５２の内方方向に押圧付勢するスプリング５５が配置される。

この開弁規制部４５は、温度感知部５１内の感熱膨張体５６が冷却水温の上昇により熱膨張する体積変化でロックピン５３を押圧することでスプリング５５の付勢力に抗して作動する。これによりロックピン５３の係止部５４が軸部４１の係合穴４２に挿入係止した係止位置から係合穴４２から抜け出した係止解除位置に移動する。

このようなサーモスタット装置１０は、第１の弁体３１が第1の弁座２７に接離してラジエータ側入口ポート１３を開閉し、第２の弁体３２が第２の弁座１６に接離してバイパス側入口ポート１５を開閉するように位置しており、冷却水温の上昇による温度感知部２２の感熱膨張体３５の体積変化によってプランジャ２５を押圧することで、弁部材２１がコイルスプリング２９に抗して移動する。これにより第１の弁体３１が開弁位置に移動してラジエータ側入口ポート１３を開放すると共に、第２の弁体３２が第２の弁座１６に当接する閉弁位置に移動してバイパス側入口ポート１５を閉鎖する。

また、冷却水温の下降により感熱膨張体３５が収縮し、プランジャ２５の押圧力が減少することで、コイルスプリング２９の付勢力で第１の弁体３１を第１の弁座２７に当接する閉弁位置に移動してラジエータ側入口ポート１３を閉鎖すると共に、第２の弁体３２を開弁位置に移動してバイパス側入口ポート１５を開放する。

一方、弁動作制限部４０は、冷却水温が低く温度感知部５１内の感熱膨張体５６が収縮した状態では、ロックピン５３がスプリング５５によって押圧付勢されて、係止部５４が軸部４１の係合穴４２に挿入して作動体２１の移動を拘束して第１の弁体３１を閉弁位置に保持する。また、温度感知部５１内の感熱膨張体５６が冷却水温の上昇により熱膨張する体積変化によってロックピン５３を押圧することで係止部５４が軸部４１の係合穴４２から抜け出し、弁部材２１の拘束を解除する。

このようにサーモスタット装置１０は、温度関知式自動弁として冷却水循環路内で、エンジン１によって暖められた冷却水と、ラジエータ２から冷やされた冷却水とを混合及び切換えることで、エンジン１に送られる冷却水温を適温に制御する。

次に、この実施の形態の作用を図２、図３及び図４を参照して説明する。図４は冷却水温に対する開弁応答特性を示す特性図である。

エンジン１が冷間始動された場合、つまりエンジン１の始動時の初期段階において、サーモスタット装置１０の近傍の冷却水が低温であり、サーモスタット装置１０は、図２に示すように温度感知部２２内の感熱膨張体３５が凝固収縮してその感熱膨張体圧力が低くプランジャ２５がガイド部２３内に引き込まれ、かつコイルスプリング２９によって第１の弁体３１が押受体２６に形成された第１の弁座２７に圧接する閉弁状態でラジエータ入口ポート１３を閉鎖する。また、第２の弁体３２は第２の弁座２６から離れた開弁状態であり、バイパス入口ポート１５とエンジン側出口ポート１４がサーモスタット室１２を介して連通状態となる。

一方、開弁規制部４５の温度感知部５１内の感熱膨張体５６が凝固収縮して感熱膨張体圧力が低くロックピン５３がガイド部５２内に引き込まれ、かつスプリング５５によって押圧されて係止部５４が軸部４１の係合穴４２に挿入した係止位置に保持される。このロックピン５３の係止部５４が係合穴４２に嵌挿することで、弁部材２１の移動が拘束されて第１の弁体３１が閉弁位置に保持される。

このようにエンジン１の始動時の初期段階においてサーモスタット装置１０の第１の弁体３１が閉弁位置に維持されてラジエータ側入口ポート１３が閉じられているので、図１に矢印ｃで示すように、エンジン１の冷却水通路の冷却水がバイパス通路７を介してびサーモスタット装置１０のバイパス側入口ポート１５に導入され、バルブ作動室１２、エンジン側出口ポート１４を経由してウォータポンプ４によってエンジン１の冷却水通路に戻される。

第１の弁体３１が閉弁位置に維持されてラジエータ側入口ポート１３が閉じられている間は、エンジン１側の冷却水がラジエータ２を経由することなく、比較的少量の冷却水のみがバイパス通路７を通ってエンジン１の冷却水通路内に戻されるので、冷却水の温度が可及的速やかに上昇し、エンジン１の暖機が促進される。

ここで、開弁規制部４５におけるロックピン５３の係止部５４が軸部４１の係合穴４２に嵌挿して弁部材２１及び第１の弁体３１の移動が拘束され、かつガイド部２３に内嵌されたプランジャ２５が押受体２６によって移動が拘束されることで、温度感知部２２の感熱膨張体３５は、図４に示すように冷却水温が上昇して熱膨張開始温度Ｔｓに達しても熱膨張による体積変化が抑制されて感熱膨張体３５の内部圧力、いわゆる感熱膨張体圧力が高まるが、第１の弁体３１の移動が拘束されて閉弁状態が維持される。なお、仮に開弁規制部４５等により作動体２１の移動を拘束しない場合、即ち従来のサーモスタット装置にあっては感熱膨張体３５が熱膨張により体積変化して仮想線ｂで示すように第１の弁体３１が開弁を開始する。

一方、開弁規制部４５のおいては、冷却水温が上昇して熱膨張開始温度Ｔｓに達すると温度感知５１内の感熱膨張体５６の熱膨張が開始され、冷却水温の上昇に伴う感熱膨張体５６の体積変化によりロックピン５３がスプリング５５の付勢力に抗して係止位置から移動し、ロックピン５３の係止部５４が軸部４２の係合穴４２から徐々に抜け出す。

冷却水温が上昇して開弁開始温度Ｔｏに達すると、ロックピン５３が係止解除位置に移動して軸部４１の係合穴４２から係止部５４が抜け出し、作動体２１の閉弁位置への拘束が解除される。

作動体２１の拘束解除により、温度感知部２２内の圧力が高められた感熱膨張体３５の急激な体積変化によってプランジャ２５が瞬時に押し出され、作動体２１がコイルスプリング２９の付勢力に抗して開弁方向に移動し、図３に示すように第１の弁体３１が全開弁位置ｆに近接した開弁開始位置ｓに移動し、第２の弁体３２が閉弁位置近傍に移動する。この弁部材２１の移動に伴ってスプリング５５によって付勢されたロックピン５３の先端は軸部４１の側面に摺接して係止解除位置に維持される。

これによりラジエータ２において冷却された冷却水がラジエータアウトレット通路５を介してサーモスタット装置１０のラジエータ側入口ポート１３からバルブ作動室１２に導入され、エンジン側出口ポート１４を経由してウォータポンプ４によってエンジン１の冷却水通路に送られ、エンジン１を冷却した冷却水がラジエータインレット通路６を介してラジエータ２に戻ると共に、バイパス通路７側からの少量の冷却水がバイパス側入口ポート１５からバルブ作動室１２に導入される冷却水循環路に切り換えられる。

しかる後、冷却水が全開弁温度Ｔｆに上昇すると、感熱膨張体３５の熱膨張によってプランジャ２５が押し出され、弁部材２１がコイルスプリング２９の付勢力に抗して開弁方向に移動して、第１の弁体３１を全開弁位置ｆに移動し、第２の弁体３２を閉弁位置に移動する。

これによりラジエータ２において冷却された冷却水がラジエータアウトレット通路５を介してサーモスタット装置１０のラジエータ側入口ポート１３からバルブ作動室１２に導入され、エンジン側出口ポート１４を経由してウォータポンプ４によってエンジン１の冷却水通路に送られ、エンジン１を冷却した冷却水がラジエータインレット通路６を介してラジエータ２に戻る冷却水循環路に切り換えられる。

この第１の弁体３１が全開弁位置ｆに移動してラジエータ側入口ポート１３を開放すると共に第２の弁体３２がバイパス側入ポート１５を閉鎖することになり、ラジエータ２で冷却された冷却水がエンジン１の冷却水通路に送られる冷却水温が適温に制御される。

一方、エンジン１の停止や低負荷等により冷却水温が全開弁温度から低下すると、冷却水温の低下に伴って温度感知部２２内の感熱膨張体３５が徐々に収縮し、感熱膨脹体３５の体積変化によりプランジャ２５がガイド部内に引き込められると共に、コイルスプリング２９の付勢によって作動体２１及び第１の弁体３１が閉弁方向に押動される一方、第２の弁体３２が開弁方向に移動し、閉弁温度Ｔｃにおいて第１の弁体３１が閉弁位置となり、第２の弁体３２が全開位置となる。一方、ロックピン５３の先端は、この作動体２１の開弁位置から閉弁位置への移動に伴う軸部４１の側面に当接して移動が規制され、閉弁位置に移動した際に係合穴４２に嵌りこむ。

従って、このサーモスタット装置１０によると、冷却水温の変化による感熱膨張体の熱膨張及び収縮による体積変化によってラジエータ２側から冷却水が導入されるラジエータ側入口ポート１３を開弁する第１弁体３１を備え、低水温状態では感熱膨張体３５の体積変化を規制して感熱膨張圧力を高め開弁開始温度Ｔｏを全開弁温度Ｔｆ付近まで高くすることで開弁開始温度Ｔｏと全開弁温度Ｔｆの温度差が小さくなり開弁高速応答性が確保できる。これにより、エンジン１の暖機性や燃費向上が得られ、かつ全開弁温度の上昇を抑制して低く設定することでエンジンの過熱、いわゆるオーバーヒート耐力を確保することができる。

また、弁作動制限部４０は、作動規制部５０において感熱膨張体５６の熱膨張による体積変化によりロックピン５３の先端に形成した係止部５４を軸部４１の係止穴４２に挿入することで弁部材２１の移動を規制することから、複雑な電気的制御が不要であり、従来のサーモスタット装置の基本的構成を大きく変更することなく弁作動部４０を付加する簡単な構成でサーモスタット装置１０を構成することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば上記実施の形態では、作動規制部５０において感熱膨張体５６の熱膨張により押動するロックピン５３の先端に形成した係止部５４を軸部４１の係止穴４２に挿入することで弁部材２１の移動を規制するよう構成したが、先端に折曲して係合部が形成されたロックピンを揺動自在に支持し、感熱膨張体の熱膨張でロックピンを揺動して軸部の係止穴に挿入して作動体の移動を規制するリンク機構より作動規制部を構成することもできる。更に、冷却水の温度変化に従って作動体の移動を拘束する弁動作制限部は他の構成に形成すると共に他の任意の部位に配置することもできる。

１ エンジン
２ ラジエータ
４ ウォータポンプ
５ ラジエータアウトレット通路
６ ラジエータインレット通路
７ バイパス通路
１０ サーモスタット装置
１１ サーモスタットハウジング
１２ バルブ作動室
１３ ラジエータ側入口ポート
１４ エンジン側出口ポート
１５ バイパス側入口ポート
１６ 第２の弁座
２０ サーモスタット
２１ 弁部材
２２ 温度感知部
２５ プランジャ
２６ 押受体
２７ 第１の弁座
２９ コイルスプリング（付勢手段）
３０ 本体フレーム
３１ 第１の弁体
３２ 第２の弁体
３３ コイルスプリング
３５ ワックス等の熱膨張体
４０ 弁動作制限部
４１ 軸部
４２ 係合穴（係合部）
４５ 開弁規制部
４６ 制御通路
５０ 作動規制部
５１ 温度感知部
５３ ロックピン
５４ 係止部
５６ 熱膨張体

Claims (4)

1. エンジンの冷却水循環路に接続される複数のポートに連通するバルブ作動室が形成されたサーモスタットハウジングと、
   前記バルブ作動室内に設けられ、前記バルブ作動室内の冷却水温度変化により熱膨張又は収縮する感熱膨張体を内蔵し、該感熱膨張体の体積変化により移動して前記複数のポートのうちの特定のポートを開閉する弁体を備えた弁部材とを備え、
   前記弁体が、冷却水の温度が予め設定された閉弁温度以下の範囲にあるときは前記特定のポートを閉じる閉弁位置をとり、冷却水の温度が予め設定された全開弁温度で前記特定のポートを開放する全開弁位置をとるように冷却水温度に応じて変位するエンジンのサーモスタット装置において、
   冷却水温度が予め設定された開弁開始温度に達するまでの初期段階では前記弁部材を閉弁位置に拘束し、該開弁開始温度に達したときに前記拘束を解除する弁動作制限部を備えたことを特徴とする水冷式エンジンのサーモスタット装置。
2. 前記エンジンの冷却水出口とラジエータの冷却水取入口を連結するラジエータインレット通路を備え、
   前記複数のポートは、
   前記エンジンの冷却水取入口側に接続されるエンジン側出口ポートと、
   前記エンジンの冷却水出口側に接続されるバイパス通路に接続されるバイパス側入口ポートと、
   前記ラジエータの冷却水出口側に接続するラジエータ側入口ポートと、を備え、
   上記特定のポートは、前記ラジエータ側入口ポートであることを特徴とする請求項1に記載の水冷式エンジンのサーモスタット装置。
3. 前記弁体が、ラジエータ側入口ポートを閉じる閉弁位置のときバイパス側入口ポートを開放する全開弁位置をとり前記弁体がラジエータ側入口ポートを開放する全開弁位置のときバイパス側入口ポートを閉じる閉弁位置をとる前記弁部材に設けられた第２の弁体を備えたことを特徴とする請求項２に記載の水冷式エンジンのサーモスタット装置。
4. 前記弁動作制限部は、
   前記弁部材に設けられた係合部と、
   冷却水温度変化により熱膨張又は収縮する感熱膨張体を内蔵する温度感知部と、
   該感熱膨張体の体積変化によって係合位置と係合解除位置との間で移動するロックピンとを備えた、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の水冷式エンジンのサーモスタット装置。

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