JP2641292B2 - 内燃機関のサーモスタット弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （１）産業上の利用分野 本発明は内燃機関のウォータジャッケットからラジエ
ーターへ通ずる通路に設けられ、冷却水の温度に応じて
その通路を開閉するサーモスタット弁の改良に関するも
のである。

（２）従来技術 実開昭52−66842は内燃機関のウォータジャッケット
からラジエーターへ通ずる冷却水通路に設けられ、冷却
水の温度に応じて、鉄板製の基板の内周に鉄板製の弁板
を直接押し当てることにより前記冷却水通路を遮断せし
めるサーモスタット弁の前記基板に小径の通路穴と水圧
により作動せしめられる弁とを設けることにより、冷却
水温度の急激な上昇を防止している。

（３）本発明が解決する課題 ウォタージャケット内の冷却水の温度が低いとき、そ
れを速やかに上昇せしめる目的から、弁部通路は全閉せ
しめられていて、その状態から大きなエンジン負荷が与
えられた場合、ウォタージャケット内の冷却水温度が急
激に上昇し、それに伴って弁本体内に収容されたワック
スの温度とその周囲に於ける冷却水の温度との間に伝熱
に於ける温度差が発生する。主としてそれに起因して弁
の開度とそれによる冷却水流量及び各部冷却水温度との
周期的変動が発生し、ワックス筒に充填されたワックス
の流失を防止するためのシール部材の劣化が促進される
不具合があった。

前記実開昭52−66842は冷却水の水圧により開閉せし
められる弁を併用することによりウォータージャケット
内の冷却水温度の上昇速度を制限することにより前述の
現象の発生を防止したものであり、暖房器用に使用され
る冷却水温度の上昇速度が制限される不満がある。

本発明はウォータージャケット内の冷却水温度の上昇
速度を制限することなく、前述の現象の発生を防止する
ところの内燃機関のサーモスタット弁を提供することを
目的とする。

（４）構成及び作用 内燃機関のウォータジャッケットからラジエーターへ
通ずる通路に設けられ、冷却水温度に応じてその通路を
開閉するサーモスタット弁に於いて、基枠が有する基板
または弁板のいずれか一方に軟質弾性材からなる弁座を
設けると共に、他方とその弁座との間に形成される弁部
通路の高さが円周方向に沿って変化するべく構成された
ことを特徴とするものである。

以下サーモスタット弁周囲に於ける冷却水の温度を単
に冷却水温度と呼ぶことにする。

本発明に於いては、弁部に形成される冷却水通路の高
さが円周方向に沿って変化していて、ワックス温度の変
化量に対して比例関係にある弁板の移動量の増大に伴っ
て弁部通路の円周方向に沿った長さが徐々に増大し、冷
却水通路面積が緩やかに増大するので、開弁開始時点か
ら冷却水温度が最高に到達するまでの経過時間が増大す
ると共に、その時点に於ける冷却水温度とワックス温度
との温度差が減少せしめられて、開弁時に於ける冷却水
温度の周期的変動の発生が防止される。

（５）実施例 以下本発明をその実施例を示す第１図及び第２図に基
ずいて説明する。

本発明に於けるサーモスタット弁の基枠１は円盤状の
基板11とその下方に設けられたスプリング支持体12と前
記基板11の上方に設けられた軸制止体13とから構成され
ている。

前記基板11は円盤状の支持板111とその内側の弁座支
持部112とからなり、その弁座支持部112が有する弁座取
り付け面113と弁座支持部内周面114とは共に、前記支持
板111の下面と垂直な同一の軸線を有する円錐面から形
成されていて、前記スプリング支持体12が有するワック
ス筒案内縁121の軸線と前記軸制止体13が有する軸制止
部131の軸線とは共に、前記弁座取り付け面113の軸線と
一致している。

前記弁座取り付け面113に設けられたゴム製の弁座２
は、それぞれその弁座取り付け面113と同軸の円錐面か
らなる上方端面21と内周側面22と外周側面23とを有し、
下方端面24は前記内周側面22と前記外周側面23とに接続
していて、内周側面22の高さは一定であり、外周側面23
の下端はその軸線に垂直な平面から傾斜した平面上にあ
ると共に、その高さは全周にわたって内周側面22の高さ
より高く形成されている。

弁板３は半径方向断面形状が一様に形成され、弁部31
と被制止部32とを有していて、前記基枠１のスプリング
支持体12に支持されたスプリング４により付勢されてい
る。

ワックス筒５は半径方向断面形状が一様に形成され、
胴部51と首部52とを有していて、その首部52の外周に前
記弁板３が挿入され首部52の溝内に挿入されたストッパ
ーリング６と衝合せしめられて、弁板３の軸線とワック
ス筒５の軸線とは一致せしめられている。

ピストン軸７の先端は前記ワックス筒５の首部52内に
挿入されていて、両者の間にワックス筒５内に充填され
たワックスの流失を防止するためのシール部材が装着さ
れている。

なお、前記基板11,弁座2,弁板３とのそれぞれの一部
を形状変更して弁板に弁座を設けると共に、弁座の先端
と基板との間に形成される通路の高さが円周方向に沿っ
て変化するべく構成してもよい。

ワックス温度が低いときは、スプリング４に付勢され
た弁板３の弁部31の上面に、弁座２の下端が、全周にわ
たって接触せしめられていて、ラジエーターへの通路が
遮断されると共に、その弁板３の被制止部32は弁座支持
部112の弁座支持部内周面114に接触せしめられている。

また、図示されていないが、弁座３に設けられた空気
抜き穴は冷却水の圧力により作動せしめられる振り子に
より閉塞されていて、ウォータージャケット側からラジ
エーター側への冷却水通路は完全に遮断されている。

ウォータージャケット上部からバイパス通路を経てウ
ォーターポンプに流入する冷却水がウォータージャケッ
ト内に還流されていて、冷却水がラジエーター内を循環
しないので、ウォータージャケット内の冷却水の温度は
急速に上昇せしめられる。

冷却水温度の上昇に伴うワックス筒５内のワックスの
熱膨脹により、前記軸制止体13の軸制止部131に前記ピ
ストン軸７の一端が制止されて、その他端に挿入される
と共に前記スプリング支持体12に案内されたワックス筒
５が、それに装着されたストッパーリング６を介して、
スプリング４に付勢された弁板３を開弁せしめる。

ワックス温度の上昇に伴い、その上昇量に比例して弁
板３の移動量が増大し、弁座２と弁板３の弁部31との間
に形成される弁部通路は、その高さが円周方向に沿って
変化せしめられていて、円周方向に沿った長さが増大せ
しめられので、弁部通路面積は緩やかに増大せしめられ
る。

弁部通路を通路した高温の冷却水がウォータージャケ
ットの出口からラジエーター側へ流出すると共に、ラジ
エーター側の低温の冷却水が前述のバイパス通路を通過
した高温の冷却水と共に、ウォーターポンプを経てウォ
ータージャケット内へ還流せしめられる。

弁部通路面積の増大につれてラジエーター側へ流出す
る高温の冷却水の流量及びラジエーター側からの流入す
る低温の冷却水の流量とが増大するので、ウォータージ
ャケット内の冷却水の時間当たりの温度上昇量は次第に
減少し、やがて、その温度は低下し始める。

以下、弁部通路の発生開始時点を開弁開始時点と呼ぶ
ことにする。

第２図の開弁特性曲線１は、従来品の弁部通路面積と
開弁開始時点からのワックス温度の変化量との関係特性
の１例を示している。

エンジンの負荷条件を一定として前記開弁特性曲線１
の開弁特性を変えたとき、安定時に於ける冷却水温度と
ワックス温度とは等しく、第２図の安定特性曲線２は、
その温度とそのときの弁部通路面積との関係を示してい
る。

冷却水温度が急激に変化するとき、その冷却水温度の
変化にワックス温度が追従出来なくて、両者の間に温度
差が発生する。

第２図の冷却水温度特性曲線３は前記開弁特性曲線１
に於ける通路面積と冷却水温度との関係の一例を示して
いて、開弁後冷却水温度が最大になる間に、冷却水温度
とワックス温度との温度差は次第に減少し、開弁特性曲
線１と前記安定特性曲線２との交点の温度をT1とすれ
ば、冷却水の最高温度はそのT1より高く、そのときのワ
ックス温度はほぼT1に等しくなる。

前記開弁特性曲線１の開弁開始温度を一定として、そ
の開弁特性を変えた場合、開弁時冷却水温度及びエンジ
ン負荷条件を一定とすれば、同一のワックス温度に於け
る弁部通路面積の小さい方が開弁後の経過時間が等しい
ときの冷却水温度及びワックス温度は高く、開弁開始時
から冷却水温度が最高に到達するまでの経過時間は長く
なる。

前述の関係とワックスの時間当たりの温度上昇量は冷
却水温度とワックス温度との温度差に比例する特性とに
基ずいて、冷却水の最高温度とそのときのワックス温度
との温度差は、同一ワックス温度に於ける弁部通路面積
の小さい方が小さくなる。

冷却水温度とワックス温度とが一致した後冷却水温度
の低下につれてワックス温度も低下し、その後各部冷却
水温度とワックス温度と弁部通路面積及び冷却水流量と
はそれぞれ周期的に変動するが、それらの変動振幅は冷
却水の最高温度とそのときのワックス温度との温度差の
小さい方が小さくなる。

ところで、弁部通路面積とワックスの温度との関係は
冷却水温度の要求特性から決まるので、大巾に変更する
ことは出来ない。

第２図の開弁特性曲線４及び冷却水温度特性曲線５
は、それぞれ本発明のサーモスタット弁に於けるワック
ス温度及び冷却水温度との弁部通路面積に対する関係特
性を示していている。

本発明のサーモスタット弁は、冷却水温度が低く弁部
通路が全閉の状態から大きなエンジン負荷を与えて急激
に開弁せしめる場合に於いても安定時弁部通路面積は比
較的に小さいことに着目して、ワックス温度の開弁時か
らの上昇量に比例して増大する弁板３の移動量に対し
て、弁部通路面積を緩やかに増大せしめたものであり、
それによりワックス温度と弁部通路面積との関係が大き
く変わることはない。

前記開弁特性曲線４と前記安定特性曲線２との交点の
温度をT2とすれば、開弁開始から冷却水温度がT2より高
い最高値に到達する間にワックス温度はほぼT2に達する
が、それらの温度差を十分小さくすることが出来て、冷
却水温度の周期的変動の発生が防止される。

（６）効果 本発明のサーモスタットは、開弁時、冷却水温度が上
昇するにつれて弁部通路面積が緩やかに増大せしめられ
るように構成することにより、低い冷却水温度状態から
の高負荷運転による冷却水温度の急激な上昇に伴う冷却
水温度の周期的変動の発生を防止したものであり、本発
明により暖房に利用されるところの冷却水の温度上昇速
度が制限されることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の断面図であり、第２図は本発明品と従
来品との特性比較図である。 １……基枠、11……基板 ２……弁座、３……弁板

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のウォータジャッケットからラジ
   エーターへ通ずる通路に設けられ、冷却水の温度に応じ
   てその通路を開閉するサーモスタット弁に於いて、基枠
   が有する基板または弁板のいずれか一方に軟質弾性材か
   らなる弁座を設けると共に、他方とその弁座との間に形
   成される弁部通路の高さが円周方向に沿って変化するべ
   く構成されたことを特徴とする内燃機関のサーモスタッ
   ト弁