JP2014218950A - サーモスタット - Google Patents

Abstract

【課題】サーモスタットの取付角度に関係なく、また、エア抜き弁の寸法を大きくすることなく、また、サーモスタットの近傍に停滞する空気が気泡状をなす場合でも、エア抜きを安定にかつ確実に行うことができるようにする。
【解決手段】内燃機関と放熱器との間で冷却水を循環させる冷却水通路に設けられるサーモスタットに設けられるエア抜き弁３１を、エア抜き孔３２を閉鎖する弁体部３３と、断面形状が反転するように変形可能な傘状部３４と、この傘状部の中心部と弁体部とを相互に連結する弁棒部３５と、傘状部の外周部を保持した状態で傘状部を収容するとともに、傘状部よりエア抜き孔側の部分に内外を連通する開口３９が形成された有底筒状の箱状部３６と、を備え、エア抜き弁の周囲の圧力状態の変化により生じる傘状部の反転変形に応じて弁体部がエア抜き孔を開閉するようにしたものとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車のエンジンを冷却する冷却システムにおいて冷却水の温度に応じて冷却水の循環経路を変化させるサーモスタットに関するものである。

自動車のエンジンを冷却する冷却システムにおいては、冷却水の温度に応じて冷却水の循環経路を変化させるサーモスタットが設けられている。このサーモスタットは、冷却水の温度が低い状態で行われる冷却水の交換作業時には閉弁状態となっているため、冷却水を注水した際に空気がサーモスタットの周囲に停滞することから、サーモスタットにはエア抜き弁が併設されている。

このようなサーモスタットに併設されるエア抜き弁には、周囲が冷却水で満たされることでフロートに作用する浮力を利用して閉弁させる構成のものが知られている（特許文献１参照）。

特開平１１−９３６６６号公報

しかしながら、前記従来の技術では、フロートに作用する浮力が重力方向に依存するため、サーモスタットの取付角度によっては十分な面圧を得ることができない場合があり、確実に弁閉状態とすることが難しいという問題があった。また、エア抜き弁はサーモスタットの取付フランジ部に設けられることから、寸法に制約があり、十分な浮力が得られるようにフロートを大きく形成することができない場合があり、確実に閉弁状態とすることが難しいという問題があった。また、サーモスタットの近傍に停滞する空気が気泡状をなす場合には、フロートに作用する浮力を十分に得ることができないために、エア抜き弁が十分に開いた状態とならず、エア抜きが十分に行われない可能性があるという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、サーモスタットの取付角度に関係なく、また、エア抜き弁の寸法を大きくすることなく、また、サーモスタットの近傍に停滞する空気が気泡状をなす場合でも、エア抜きを安定にかつ確実に行うことができるように構成されたサーモスタットを提供することにある。

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、内燃機関と放熱器との間で冷却水を循環させる冷却水通路に設けられるサーモスタットであって、当該サーモスタットの周囲に停滞する空気を排出するエア抜き弁を備え、このエア抜き弁は、エア抜き孔を閉鎖する弁体部と、断面形状が反転するように変形可能な傘状部と、この傘状部の中心部と前記弁体部とを相互に連結する弁棒部と、前記傘状部の外周部を保持した状態で前記傘状部を収容するとともに、前記傘状部より前記エア抜き孔側の部分に内外を連通する開口が形成された有底筒状の箱状部と、を備え、前記エア抜き弁の周囲の圧力状態の変化により生じる前記傘状部の反転変形に応じて前記弁体部が前記エア抜き孔を開閉するようにした構成とする。

これによると、浮力により弁体部を開閉動作させるのではなく、傘状部に作用する圧力で弁体部を開閉動作させるため、サーモスタットの取付角度に関係なく、また、エア抜き弁の寸法を大きくすることなく、また、サーモスタットの近傍に停滞する空気が気泡状をなす場合でも、エア抜きを安定にかつ確実に行うことができる。

また、第２の発明は、前記弁体部を収容するとともに、開弁状態にある前記弁体部より前記エア抜き孔側の部分に内外を連通する開口が形成された蓋状部をさらに備えた構成とする。

これによると、弁体部が蓋状部で覆われるため、弁体部が離脱することを防止することができる。さらに、弁体部が蓋状部の周壁部で案内されるようにすると、弁体部が開閉動作を円滑に行うことができる。

また、第３の発明は、前記箱状部における前記開口の少なくとも底壁部側に、前記傘状部の離脱を防止するために内向きに突出する突出部が形成された構成とする。

これによると、傘状部と、弁棒部を介して傘状部と一体化された弁体部とが箱状部から離脱することを防止することができる。

また、第４の発明は、前記箱状部は金属材料で形成され、この箱状部の周壁部にはその外周面側から打ち抜き加工を行うことにより前記開口が開設され、前記突出部は前記打ち抜き加工により発生するかえりにより形成された構成とする。

これによると、開口の開設と同時に突出部を形成することができるため、製造が容易になる。

また、第５の発明は、前記箱状部の底壁部と前記傘状部との間に、気体を密封状態で封入した気体封入部が設けられた構成とする。

これによると、傘状部の表面側に冷却水および空気の圧力が作用し、傘状部の裏面側に気体封入部の圧力が作用する。そして、エア抜き弁の周囲の圧力状態が変化することで、傘状部の表面側に作用する圧力と、傘状部の裏面側に作用する圧力との大小関係が逆転することで、傘状部が反転変形して弁体部を開閉動作させることができる。

また、第６の発明は、前記傘状部の受圧面積が前記弁体部の受圧面積より大きく設定された構成とする。

これによると、傘状部の受圧面積（弁体部の動作方向に冷却水の圧力が作用する面積）が弁体部の受圧面積より大きいため、エア抜き弁の周囲が大気圧より高い正圧状態で、弁体部が閉弁状態にある場合には、弁体部と傘状部とを弁棒部で連結した全体では閉弁方向の力が常時作用する。このため、通常時（エンジン運転時）には、エア抜き弁が閉弁状態に保持され、冷却水の小さな圧力変動で弁体部が動作することを避けることができる。

また、第７の発明は、前記傘状部は、冷却水注水時のバキュームの際に前記エア抜き弁の周囲が大気圧より低い所定の負圧状態となることで前記弁体部を開弁動作させる反転変形が生じる剛性に設定された構成とする。

これによると、冷却水注水時にバキュームが行われることで、エア抜き弁を確実に開弁させることができる。

また、第８の発明は、前記傘状部は、ウォータポンプの加圧または暖機に伴う水圧上昇により前記エア抜き弁の周囲が大気圧より高い所定の正圧状態となることで前記弁体部を閉弁動作させる反転変形が生じる剛性に設定された構成とする。

これによると、冷却水交換作業の後に初めてエンジンが始動されることで、エア抜き弁を確実に閉弁させることができる。

このように本発明によれば、浮力により弁体部を開閉動作させるのではなく、傘状部に作用する圧力で弁体部を開閉動作させるため、サーモスタットの取付角度に関係なく、また、エア抜き弁の寸法を大きくすることなく、また、サーモスタットの近傍に停滞する空気が気泡状をなす場合でも、エア抜きを安定にかつ確実に行うことができる。

第１実施形態に係るサーモスタットが適用されるエンジンの冷却システムを示す模式図である。 図１に示したサーモスタットの断面図である。 図２に示したエア抜き弁を詳しく示す断面図である。 図３に示したエア抜き弁の圧力状態を示す断面図である。 第２実施形態に係るサーモスタットのエア抜き弁を示す断面図である。 図１に示した内燃機関の冷却システムの変形例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るサーモスタットが適用されるエンジンの冷却システムを示す模式図であり、図１（Ａ）に冷却水の温度が低い状態での冷却水の循環状況を、図１（Ｂ）に冷却水の温度が高い状態での冷却水の循環状況をそれぞれ示す。

この冷却システム１は、エンジン（内燃機関）２とラジエータ（放熱器）３との間で冷却水を循環させることでエンジン２を冷却するものであり、エンジン２から排出された冷却水をラジエータ３に導く第１の主通路４と、ラジエータ３から排出された冷却水をエンジン２に戻す第２の主通路５と、エンジン２から排出された冷却水をラジエータ３を介さずにエンジン２に戻すバイパス通路６と、冷却水を循環させるウォータポンプ７と、冷却水の温度に応じて冷却水の循環経路を変化させるサーモスタット８と、を備えている。

また、この冷却システム１は、いわゆる出口制御式であり、エンジン２の出口側にサーモスタット８が設けられており、エンジン２内のウォータジャケットを流通してエンジン２から排出された冷却水の温度がサーモスタット８で検知される。

サーモスタット８は冷却水の温度に応じて開閉動作し、これに応じて冷却水の循環経路が変化する。すなわち、冷却水の温度が低い状態では、サーモスタット８が閉じており、この状態では、ラジエータ３に向かう主通路４が遮断され、図１（Ａ）に示すように、冷却水がラジエータ３を経由せずにバイパス通路６を通って循環する。これにより、エンジン２の暖機が速やかに行われる。そして、冷却水の温度が高くなると、サーモスタット８が開き、この状態では、図１（Ｂ）に示すように、冷却水がラジエータ３を経由して循環する。これにより、冷却水が適温に維持される。

また、サーモスタット８は、いわゆるインライン型であり、図１（Ｂ）に示すように、サーモスタット８が開いた状態では、ラジエータ３に向かう主通路４とバイパス通路６との双方に冷却水が流れ、冷却水の温度に応じて変化するサーモスタット８の開弁量（図２に示す弁体部２３のリフト量）により、主通路４およびバイパス通路６の流量が調整される。

図２は、図１に示したサーモスタット８の断面図である。このサーモスタット８は、いわゆるワックス・ペレット型であり、サーモエレメント２１の内部に充填されたワックス２２の熱膨張を利用して弁体部２３を作動させるものである。冷却水の温度が低い状態では、弁体部２３が閉弁方向にスプリング２４で付勢されることで、全閉状態となっている。そして、冷却水の温度が高くなると、ワックス２２が熱膨張することで、弁体部２３が弁座２５から離れて開弁状態となり、冷却水の温度が高くなるのに応じて弁体部２３のリフト量も大きくなる。

より具体的に説明すると、ロッド２６がサーモエレメント２１の内部に挿入されており、このロッド２６は基部側を第１のフレーム２７で支持されている。一方、サーモエレメント２１は第２のフレーム２８でロッド２６の軸方向に移動可能に支持されており、ワックス２２が熱膨張すると、ワックス２２の熱膨張力がロッド２６に対してサーモエレメント２１を押し出すように作用する。これにより、冷却水の温度が高くなると、サーモエレメント２１と一体的に設けられた弁体部２３が開弁方向に動作する。

また、このサーモスタット８は、通路部材に対してサーモスタット８を固定するための取付フランジ部２９を備えている。この取付フランジ部２９には、サーモスタット８を挟んで一方の側に停滞する空気を他方の側に排出するエア抜き弁３１が設けられている。以下、このエア抜き弁３１について詳しく説明する。

図３は、図２に示したエア抜き弁３１を詳しく示す断面図である。エア抜き弁３１は、エア抜き孔３２を閉鎖する弁体部３３と、断面形状が反転するように変形可能な傘状に形成された傘状部３４と、傘状部３４の中心部と弁体部３３の中心部とを相互に連結する弁棒部３５と、傘状部３４の外周部を保持した状態で傘状部３４を収容する有底筒状の箱状部３６と、を備えている。

エア抜き孔３２は円形に形成され、弁体部３３はエア抜き孔３２と相互補完的な円形の平板状に形成され、弁体部３３がエア抜き孔３２に嵌入することでエア抜き孔３２が閉鎖される。弁棒部３５は円柱状に形成されている。弁体部３３および弁棒部３５は、金属材料や樹脂材料などで形成すればよい。

傘状部３４は、半球状（ドーム状）、すなわち径方向の断面形状が円弧状をなすように形成されている。この傘状部３４の反転変形に応じて弁体部３３がエア抜き孔３２を開閉する。すなわち、傘状部３４が表面（上面）３４ａ側が凸となる状態で、弁体部３３がエア抜き孔３２を開放する開弁状態となり、傘状部３４が裏面（下面）３４ｂ側が凸となる状態に反転変形することで、弁体部３３がエア抜き孔３２を閉鎖する閉弁状態となる。

傘状部３４は、金属材料、樹脂材料およびゴム材料などで形成すればよい。特に、この傘状部３４では、冷却水の小さな圧力変動で容易に反転変形しない剛性を確保する必要があり、金属製の板材を曲げ加工したものや、肉厚なゴム材で形成されたものなどが好適である。

箱状部３６は、円筒状をなす周壁部３７と、円板状をなす底壁部３８とを有している。特に、箱状部３６は、サーモスタット８の取付フランジ部２９（図２参照）に一体的に形成されており、例えば取付フランジ部２９を形成する鋼材に絞り加工で形成することができる。また、箱状部３６は、エア抜き孔３２を挟んで開弁状態にある弁体部３３と相反する側に配置されており、周壁部３７の一端側にエア抜き孔３２が位置し、周壁部３７の他端側に底壁部３８が位置する。なお、箱状部３６を取付フランジ部２９と別体で形成して、ねじや溶接などの適宜な固着手段で箱状部３６を取付フランジ部２９に固定するようにしてもよい。

周壁部３７における傘状部３４よりエア抜き孔３２側の部分には、内外を連通する開口３９が形成されており、エア抜き孔３２が開放された開弁状態で、開口３９を空気や冷却水が流れ、一方の側に停滞する空気が他方の側に排出される。この開口３９の大きさは、冷却水の粘度や停滞する空気の量などに基づいて、エア抜きを円滑にかつ迅速に行うことができるように設定され、例えば２ｍｍ〜５ｍｍ程度とするとよい。

箱状部３６における開口３９の底壁部３８側には、傘状部３４の離脱を防止する突出部４０が形成されている。この突出部４０は、周壁部３７における開口３９の縁部の内周面側から内向きに突出した状態に形成され、傘状部３４の外周部を係止する。これにより、傘状部３４と、弁棒部３５を介して傘状部３４と一体化された弁体部３３とが、箱状部３６から離脱することを防止することができる。

特に本実施形態では、周壁部３７の外周面側からパンチにより打ち抜き加工を行うことにより開口３９が開設され、突出部４０が打ち抜き加工により発生するかえり（バリ）により舌状に形成されている。このようにすると、開口３９の開設と同時に突出部４０を形成することができるため、製造が容易になる。なお、開口３９は周方向に一定の間隔をおいて複数形成されており、この開口３９ごとに突出部４０が形成されるため、傘状部３４の外周部を安定にかつ確実に係止することができる。

また、本実施形態では、弁体部３３および傘状部３４が収容される筒状部３６が軸方向に同一の断面に形成され、弁体部３３と傘状部３４とが同一の外径に形成されており、傘状部３４が湾曲している分だけ、傘状部３４の受圧面積（弁体部３３の動作方向に冷却水の圧力が作用する面積）が弁体部３３の受圧面積より大きくなる。

箱状部３６における底壁部３８と傘状部３４との間には、気体を密封状態で封入された気体封入部４１が設けられている。特に、本実施形態では、気体封入部４１が、内部の気泡が相互に連通されていない独立気泡を有するスポンジ材料（発泡体）で形成されている。なお、気体封入部４１は、エラストマー材料などで形成された可撓性の密閉袋に空気などの気体を充填したものでもよい。

この気体封入部４１は、底壁部３８と傘状部３４との間に挟み込まれているため、気体封入部４１内に封入された空気などの気体の圧力が傘状部３４の裏面３４ｂ側に作用する。この傘状部３４の裏面３４ｂ側に作用する気体封入部４１の圧力は、気体封入部４１を圧縮状態で組み付けるか否かにより異なるが、例えば傘状部３４の表面３４ａ側が凸となる状態で気体封入部４１を非圧縮状態で組み付ければ、傘状部３４の表面３４ａ側が凸となる状態では、傘状部３４の裏面側に作用する圧力は常圧（大気圧と同程度の圧力）となり、傘状部３４の裏面３４ｂ側が凸となる状態では、気体封入部４１が圧縮変形することで、傘状部３４の裏面３４ｂ側に作用する圧力は常圧より高くなる。なお、気体封入部４１を圧縮状態で組み付ければ、その分だけ傘状部３４の裏面３４ｂ側に作用する圧力は高くなる。

一方、傘状部３４の表面３４ａには冷却水や空気が接しており、この冷却水や空気の圧力が傘状部３４の表面３４ａ側に作用する。このため、傘状部３４の表面３４ａ側に作用する冷却水や空気の圧力と、傘状部３４の裏面３４ｂ側に作用する気体封入部４１の圧力との大小関係に応じて、傘状部３４に向きの異なる力が作用し、その力が傘状部３４を反転変形させるのに要する力を超えると、傘状部３４が反転変形して、弁体部３３を開閉動作させることができる。

すなわち、弁体部３３が開弁状態にある場合に、エア抜き弁３１の周囲の圧力が高くなり、傘状部３４の表裏に発生する圧力差が、傘状部３４を反転変形させるのに要する力を超えると、傘状部３４の裏面３４ｂ側が凸となる状態に反転変形し、この傘状部３４の反転変形に応じて弁体部３３が閉弁方向に移動して、弁体部３３がエア抜き孔３２を閉鎖する閉弁状態となる。

一方、弁体部３３が閉弁状態にある場合に、エア抜き弁３１の周囲の圧力が低くなる、特にエア抜き弁３１の周囲の圧力が大気圧より低い負圧になり、傘状部３４の表裏に発生する圧力差が、傘状部３４を反転変形させるのに要する力を超えると、傘状部３４の表面３４ａ側が凸となる状態に反転変形し、この傘状部３４の反転変形に応じて弁体部３３が開弁方向に移動して、弁体部３３がエア抜き孔３２を開放する開弁状態となる。

以下、このエア抜き弁３１の開閉動作について詳しく説明する。

図４は、図３に示したエア抜き弁３１の圧力状態を示す断面図であり、図４（Ａ）に通常時（エンジン運転時）を、図４（Ｂ）に冷却水交換時を、図４（Ｃ）に冷却水交換後のエンジン始動時を、それぞれ示す。なお、ここでは、矢印の長さで圧力の高さを表現している。

通常時（エンジン運転時）では、図４（Ａ）に示すように、エア抜き弁３１の周囲に冷却水が充満し、エア抜き弁３１が閉弁状態にある。この状態では、弁体部３３の傘状部３４側の面に作用する冷却水の圧力と、傘状部３４の表面側に作用する冷却水の圧力とは等しくなるが、傘状部３４が弁体部３３より受圧面積が大きくなるため、弁体部３３と傘状部３４とを弁棒部３５で連結した全体では、閉弁方向の力が作用する。また、気体封入部４１の圧力が傘状部３４の裏面３４ｂ側に作用するが、この傘状部３４の裏面３４ｂ側に作用する圧力は、大気圧よりわずかに高くなる程度のものであり、冷却水の圧力より十分に小さい。このため、弁体部３３と傘状部３４とを弁棒部３５で連結した全体は、常時閉弁方向に付勢されて、エア抜き弁３１は閉弁状態に保持され、冷却水の小さな圧力変動でエア抜き弁３１が開弁することはない。

一方、冷却水の交換作業で冷却水を注水する際には、ラジエータ３の冷却水注入口でバキューム（真空引き）が行われる。この状態では、図４（Ｂ）に示すように、エア抜き弁３１の周囲が負圧になり、傘状部３４の表面側に作用する空気の圧力が、傘状部３４の裏面側に作用する気体封入部４１の圧力より小さくなり、この圧力差が、傘状部３４を反転変形させるのに要する圧力差を超えることで、傘状部３４が表面側が凸となる状態に反転変形して、弁体部３３がエア抜き孔３２を開放する開弁状態となる。これにより、冷却水を注水した際にサーモスタット８の周囲に停滞する空気を排出するエア抜きが円滑に行われる。

そして、冷却水の注水が終了した後に最初にエンジン２を始動すると、図４（Ｃ）に示すように、冷却水の圧力が上昇し、傘状部３４の表面側に作用する冷却水の圧力が、傘状部３４の裏面側に作用する気体封入部４１の圧力より大きくなり、この圧力差が、傘状部３４を反転変形させるのに要する圧力差を超えると、傘状部３４が裏面側が凸となる状態に反転変形して、図４（Ａ）に示す閉弁状態に戻る。これにより、エンジン２の暖機を速やかに行うことができる。

なお、エンジン２を始動してウォータポンプ７の加圧が開始されると、冷却水の圧力が上昇し、この水圧上昇に応じて閉弁動作を行わせるようにすればよいが、ウォータポンプ７の加圧のみでは、エンジン２の始動後に低回転状態が続く場合など、十分な水圧が得られない場合があり、このような場合でも、エンジン２の暖気により冷却水が熱膨張することにより安定して水圧が上昇するので、確実に閉弁動作を行わせることができる。

以上のように、本実施形態では、浮力により弁体部３３を開閉動作させるのではなく、傘状部３４に作用する圧力で弁体部３３を開閉動作させるため、サーモスタット８の取付角度に関係なく、また、エア抜き弁３１の寸法を大きくすることなく、また、サーモスタット８の近傍に停滞する空気が気泡状をなす場合でも、エア抜きを安定にかつ確実に行うことができる。

また、本実施形態では、弁体部３３および傘状部３４が弁棒部３５で一体化された状態で箱状部３６に固定されるため、エア抜き弁３１が重力方向に対して傾斜した状態で配置されている場合でも、弁体部３３の開閉動作に影響を及ぼさないため、サーモスタット８の取付角度に左右されることなく、エア抜きを安定にかつ確実に行うことができる。

また、本実施形態では、傘状部３４が、冷却水注水時のバキュームの際にエア抜き弁３１の周囲が大気圧より低い所定の負圧状態となることで、弁体部３３を開弁動作させる反転変形が生じる剛性に設定されている。このため、冷却水注水時にバキュームが行われることで、エア抜き弁３１を確実に開弁させることができる。そして、冷却水を注水する際に作用する圧力で閉弁しないように傘状部３４の剛性を設定することで、冷却水の注水時に閉弁することを避けることができ、これによりエア抜きが円滑にかつ十分に行われる。

また、本実施形態では、傘状部３４が、ウォータポンプ７の加圧または暖機に伴う水圧上昇によりエア抜き弁３１の周囲が大気圧より高い所定の正圧状態となることで、弁体部３３を閉弁動作させる反転変形が生じる剛性に設定されている。このため、冷却水交換作業の後に初めてエンジン２を始動させることで、エア抜き弁３１を確実に閉弁させることができる。そして、エア抜き弁３１が一旦閉弁すると、エンジン運転状態で発生する小さな圧力変動では、傘状部３４の表裏に発生する圧力差が、傘状部３４を反転変形させるのに要する圧力差を超えないため、エンジン２の運転状態でエア抜き弁３１から冷却水が漏れることを避けることができ、これによりエンジン２の暖気を迅速に行うことができる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係るサーモスタット８のエア抜き弁５１を示す断面図である。なお、ここで特に言及しない点は第１実施形態と同様である。

この第２実施形態では、弁体部３３を覆う蓋状部５２が設けられている。この蓋状部５２は、円筒状をなす筒状部５３と、円板状をなす頂壁部５４とを有している。筒状部５３の頂壁部５４と相反する側にはフランジ部５５が設けられており、蓋状部５２は全体として断面がハット形状をなすように形成されている。この蓋状部５２は、ねじおよび溶接などの適宜な固着手段によりサーモスタット８の取付フランジ部２９に固定される。なお、蓋状部５２を取付フランジ部２９に一体的に形成して、箱状部３６を取付フランジ部２９と別体で形成するようにしてもよい。

蓋状部５２の筒状部５３には、内外を連通する開口５６が形成されており、この開口５６は、開弁状態にある弁体部３３よりエア抜き孔３２側の部分に設けられている。これにより、エア抜き孔３２が開放された開弁状態で、開口５６を冷却水および空気が流通する。

この第２実施形態では、弁体部３３が蓋状部５２で覆われるため、弁体部が離脱することを防止することができる。さらに、蓋状部５２の筒状部５３に弁体部３３が案内されるため、弁体部３３が開閉動作を円滑に行うことができる。

この第２実施形態によるエア抜き弁５１の開閉動作状況は、図４に示した第１実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。

なお、エア抜き弁３１の周囲が負圧になることで弁体部３３が開弁状態となると、蓋状部５２の内部に空気が密閉された状態となることで、弁体部３３の開弁動作が制限されて、開口５６を全開させる位置まで弁体部３３が円滑に動かない場合があるが、開口５６を十分に大きく形成すれば問題はなく、また、蓋状部５２の底壁部５４に開口を設け、あるいは、筒状部５３と弁体部３３との間に隙間が形成されるようにして、蓋状部５２の内部に空気が出入りするようにしてもよい。

図６は、図１に示した内燃機関の冷却システムの変形例を示す模式図であり、図６（Ａ）に冷却水の温度が低い状態での冷却水の循環状況を、図６（Ｂ）に冷却水の温度が高い状態での冷却水の循環状況をそれぞれ示す。なお、ここで特に言及しない点は第１実施形態と同様である。

この冷却システム１０１は、いわゆる入口制御式であり、エンジン２の入口側にサーモスタット１０２が設けられており、ラジエータ３からエンジン２に戻される冷却水の温度がサーモスタット１０２で検知される。

また、サーモスタット１０２は、いわゆるボトムバイパス型であり、ボトム（底部）に、バイパス通路６の出口開口を閉鎖するバイパスバルブ１０３を有している。冷却水の温度が低い状態では、サーモスタット１０２が閉じており、図６（Ａ）に示すように、冷却水がラジエータ３を経由せずにバイパス通路６を通って循環する。一方、冷却水の温度が高くなると、サーモスタット１０２が開き、図６（Ｂ）に示すように、冷却水がラジエータ３を経由して循環する。このとき、サーモスタット１０２のバイパスバルブ１０３がバイパス通路６の出口開口を閉鎖して、バイパス通路６を遮断する。

サーモスタット１０２には、第１実施形態と同様に、エア抜き弁３１が併設されており、このエア抜き弁３１により、サーモスタット１０２の近傍に停滞する空気を排出することができる。

以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。また、上記実施形態に示した本発明に係るサーモスタットの各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

すなわち、本実施形態では、図３に示したように、気体封入部４１を、独立気泡を有するスポンジ材料で形成したものとしたが、傘状部３４の外周部と周壁部３７の内周面との間にシール部材（気体封止部材）を設けるようにしてもよい。このようにすると、傘状部３４と箱状部３６とで囲まれた空間の気密性が保持されるため、傘状部３４の裏面側に充填された空気などの気体の圧力を傘状部３４の裏面側に作用させて、前記の実施形態と同様に動作させることができる。

また、本実施形態では、図３に示したように、箱状部３６における開口３９の底壁部３８側に突出部４０が形成された構成としたが、この突出部４０は、箱状部３６における開口３９の少なくとも底壁部３８側に形成されていればよく、例えば突出部４０を開口３９の全周に渡って形成する、具体的には、バーリング加工により突出部４０を筒状に形成するようにしてもよい。

また、本実施形態では、図３に示したように、エア抜き孔３２が円形に形成され、弁体部３３がエア抜き孔３２と相互補完的な円形の平板状に形成されたものとしたが、このエア抜き孔３２および弁体部３３の形状はこのような円形に限定されるものではなく、例えば多角形や楕円形等の種々の形状が可能である。また、本実施形態では、弁体部３３がエア抜き孔３２に嵌入することでエア抜き孔３２が閉鎖される構成としたが、弁体部３３がエア抜き孔３２に嵌入せずにエア抜き孔３２の開口縁部に当接する構成も可能である。また、本実施形態では、エア抜き孔３２の内周面および弁体部３３の外周面を軸方向に均一な大きさとしたが、エア抜き孔３２および弁体部３３をテーパー状に形成するようにしてよい。

また、本実施形態では、図３に示したように、箱状部３６が有底の円筒状に形成されたものとしたが、この箱状部３６はこのような形状のものに限定されるものではない。すなわち、周壁部３７の断面形状は円形の他に例えば多角形や楕円形等の種々の形状が可能であり、底壁部３８の形状も円形の他に例えば多角形や楕円形等の種々の形状が可能である。さらに、弁棒部３５の形状も円柱の他に例えば多角柱や錐等の種々の形状が可能である。

また、本実施形態では、図３に示したように、傘状部３４が半球状（ドーム状）に形成されたものとしたが、この傘状部３４はこのような形状のものに限定されるものではなく、例えば多角錐、円錐、および楕円錘等の種々の形状が可能である。

また、本実施形態では、図１、図２、図３および図６に示したように、弁体部３３が、開弁状態でエア抜き孔３２よりラジエータ３側に配置され、傘状部３４が、エア抜き孔３２よりエンジン２側に配置された構成としたが、これとは逆に、弁体部３３が、開弁状態でエア抜き孔３２よりエンジン２側に配置され、傘状部３４が、エア抜き孔３２よりラジエータ３側に配置された構成も可能である。

また、第２実施形態では、図５に示したように、弁体部３３を覆うように蓋状部５２を設けた構成としたが、この蓋状部５２の頂壁部５４をなくして筒状部５３のみとした構成も可能である。

１ 冷却システム
２ エンジン（内燃機関）
３ ラジエータ（放熱器）
８ サーモスタット
３１ エア抜き弁
３２ エア抜き孔
３３ 弁体部
３４ 傘状部
３５ 弁棒部
３６ 箱状部
３７ 周壁部
３８ 底壁部
３９ 開口
４０ 突出部
４１ 気体封入部
５２ 蓋状部

Claims (8)

1. 内燃機関と放熱器との間で冷却水を循環させる冷却水通路に設けられるサーモスタットであって、
   当該サーモスタットの周囲に停滞する空気を排出するエア抜き弁を備え、
   このエア抜き弁は、
   エア抜き孔を閉鎖する弁体部と、
   断面形状が反転するように変形可能な傘状部と、
   この傘状部の中心部と前記弁体部とを相互に連結する弁棒部と、
   前記傘状部の外周部を保持した状態で前記傘状部を収容するとともに、前記傘状部より前記エア抜き孔側の部分に内外を連通する開口が形成された有底筒状の箱状部と、を備え、
   前記エア抜き弁の周囲の圧力状態の変化により生じる前記傘状部の反転変形に応じて前記弁体部が前記エア抜き孔を開閉するようにしたことを特徴とするサーモスタット。
2. 前記弁体部を収容するとともに、開弁状態にある前記弁体部より前記エア抜き孔側の部分に内外を連通する開口が形成された蓋状部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のサーモスタット。
3. 前記箱状部における前記開口の少なくとも底壁部側に、前記傘状部の離脱を防止するために内向きに突出する突出部が形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーモスタット。
4. 前記箱状部は金属材料で形成され、この箱状部の周壁部にはその外周面側から打ち抜き加工を行うことにより前記開口が開設され、前記突出部は前記打ち抜き加工により発生するかえりにより形成されたことを特徴とする請求項３に記載のサーモスタット。
5. 前記箱状部の底壁部と前記傘状部との間に、気体を密封状態で封入した気体封入部が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のサーモスタット。
6. 前記傘状部の受圧面積が前記弁体部の受圧面積より大きく設定されたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のサーモスタット。
7. 前記傘状部は、冷却水注水時のバキュームの際に前記エア抜き弁の周囲が大気圧より低い所定の負圧状態となることで前記弁体部を開弁動作させる反転変形が生じる剛性に設定されたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のサーモスタット。
8. 前記傘状部は、ウォータポンプの加圧または暖機に伴う水圧上昇により前記エア抜き弁の周囲が大気圧より高い所定の正圧状態となることで前記弁体部を閉弁動作させる反転変形が生じる剛性に設定されたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のサーモスタット。

Images