JP2764110B2 - 車両用冷却システムのフェールセーフ式サーモスタット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両用の冷却システムにおいて、冷却水の
温度変化に応じて流量を自動的に調整する装置、特に、
フェールセーフ式サーモスタットに関する。

［従来の技術］ 車両用の冷却システムでは、少なくとも二本の流路が
交差する適所にサーモスタットが取り付けられている。
流路が二本の場合、一方はウォータポンプとの間を結ぶ
流路で、もう一方の流路はラジエータである熱交換器と
の間を結ぶ流路である。又、流路の交差する適所にバイ
パスを設けてラジエータを迂回させれば、始動時にエン
ジンをより早く暖めることができる。規格に適合した取
付け部材を用いて交差する流路に設けられたサーモスタ
ットには、交換可能なドームを介して手が届くようにな
っており、故障時には必要であればその検査や交換も可
能である。サーモスタットは温度変化に応じて流量を調
節する装置であって、ラジエータ内で行われる熱好感を
利用してエンジンの作動中、冷却水の温度を略々一定に
保つべく機能する。一方、バイパスを利用する場合は、
エンジンの始動時に限り開路とすべきであって、サーモ
スタットの故障時には閉じる方が好ましい。

最近のサーモスタットは、そのハウジングが黄銅製、
或はそれに近い金属で製造されており、外形が全体とし
て筒状をしている。そして、中心軸の周囲には中空状の
シリンダが配設されるとともに、そのシリンダによって
移動自在なセンタロッドの一端が取り囲まれた構成とな
っている。シリンダの内部には、かなり高めの熱膨張率
をもつ感熱性のワックスが充填されており、熱が与えら
れると、ワックスによる相当量の力が先程のセンタロッ
ドに加えられる。その結果、センタロッドはシリンダに
対し相対的に移動する。発明者C.W.ウッドに対して付与
された二件の米国特許である米国特許第2,806,375号、
および同第2,806,376号に示されている型のサーモスタ
ットでは、センタロッドが温度変化に応じてその軸方向
に移動し、ハウジング内を出入りする。尚、ハウジング
の外側で、冷却水の流れる主要流路中に制御装置を設け
れば温度変化に比例して流量を調節することができる。
J.E.ウッズの米国特許第3,045,918号に示されている別
の型のサーモスタットではセンタロッドが固定されてお
り、そのセンタロッドによってバルブが様々に動作す
る。そして、センタロッドに対してアクチュエータが相
対的に移動することで、引張ばねに抗って開くバルブデ
ィスクの動作が制御される。センタロッドの取り付け構
造はクモの巣状となっており、バルブの解放にともなっ
て流体が流れる。

［発明が解決しようとする課題］ サーモスタットは初期の型でも、通常その作動に問題
はないが、一度故障するとエンジンがオーバヒートする
可能性がある。又、構成部品が、しばしば錆のために粘
着したり、感熱物質が漏れたりすることがある。そこ
で、此までにも、それらの故障を防ぐために様々な試み
がなされてきた。その試みの例は、米国特許第3,045,91
8号（発明者ウッズ）および同4,537,346号（発明者デュ
プレス）にみられる。ウッズの特許では、バルブ要素が
引張ばねによって、通常閉塞位置側に付勢されている
が、引張ばねは、通常のレベルとオーバヒートが発生す
るレベル間のある温度でその状態が変化する可融性の物
質中においてバルブ要素上に支持されている。そして、
その変化が発生すると、今度は冷却水の水圧に影響を及
ぼされ、その影響を受けると、バルブ要素に取り付けら
れたアクチュエータとともに流路を開放する位置へと移
動する。但し、この構成では、バルブ要素の最終的な位
置決めは行われず、又、バイパスも設けられていない。

冷却水の温度を制御する目的で使用される可融性の合
金はデュプレスの特許にも見られるが、そこでは、熱交
換器内を流れるオイルの流量調整をその目的としてい
る。デュプレスの特許では、その内部にアクチュエータ
ロッドを備えるアクチュエータが蛇行する油路中に配設
され、その位置次第でバルブスプールとして機能する。
装置の上端にはばねが内装されており、このばねはバル
ブを軸方向下側に押圧してバルブを完全に開放する。但
し、その機能は、シリンダの外側に位置する可融性の物
質によって制約を受ける。そして、可融性の物質がある
温度で溶融すると、同物質は装置の他の部分に流れ込
み、その状態で、ばねは何ものにも影響されることな
く、アクチュエータを更に完全に開放する側へと付勢し
てエンジンがオーバヒートするのを防止する。然し、こ
の装置は特殊で、車両用のサーモスタットとして用いる
ことはできない。また、かなりの量の可融性物質が冷却
水の流路中に流入する。

特定の装置にあっては、流量をバイパス内で調整する
とともに、エンジン側の流路とラジエータ側の流路との
間に位置する主要路内でバルブ位置を相対的に調整する
ことが好ましい。その場合、通常時の温度ではバイパス
を閉路状態とする。全ての装置において、可融性の物質
が、その量の如何を問わず流路内に流入するのを防止す
べきである。また、粘着、腐蝕等が原因で装置が故障す
るので、それらに対する十分な対策を講じるべきであ
る。尚、規格品であれば如何なる取付部材にも装着でき
る装置でなければならない。

［課題を解決するための手段および作用］ 本発明に係るフェールセーフ式サーモスタットは、エ
ンジンブロック側の流路と、ラジエータ側の流路とが交
差する箇所に装着されるサーモスタットである。サーモ
スタットのハウジングは、ディスクバルブの両側が開放
した構造で、そのバルブは、固定された外側のバルブ要
素と、移動自在な内側のバルブ要素とから成る。そし
て、内側のバルブ要素の周縁の内部において、筒状のア
クチュエータが同バルブ要素に結合されており、感熱性
の物質内に挿入された固定式のセンタロッドを取り囲
む。ハウジングと、内側のバルブ要素との間で且つ、円
筒部材であるアクチュエータの周りには、圧縮ばねが装
着されており、このばねは温度変化においてアクチュエ
ータの動きに抗う。通常の温度で作動する際には、循環
する冷却水が熱せられるに従って、感熱性の物質がアク
チュエータの内部で膨張し、その結果、アクチュエータ
と内側のバルブ要素を付勢するが、その付勢する方向
は、ラジエータ側の流路とエンジンブロック側の流路と
の間を、温度変化に応じた分だけ、開放する方向であ
る。しかし、温度がかなり高い温度まで上昇した場合
は、ハウジングと円筒状のアクチュエータとを結合する
ために双方の間に装填された可融性の物質がある温度で
溶融する。溶融すると、圧縮ばねが内側のバルブ要素を
通常の作動位置とは反対側に押しやり、最終的にラジエ
ータ側の流路に飛び出すまで押し上げるので、十分な量
の冷却水が流れるようになる。

フェールセーフ式サーモスタットは又、先に述べた流
路と流路が交差する交差点に接続するバイパス内を流れ
る液体の流量も調整することができる。バイパスを閉塞
する部材は、筒状のアクチュエータの先端に取り付けら
れている。同アクチュエータが温度変化に従って順に移
動していくと、バイパスが狭められ、閉塞部材が壁に当
接した時完全に閉塞される。この閉塞部材には圧縮ばね
が装着されており、この圧縮ばねは、閉塞部材が壁に当
接した後も筒状のアクチュエータが押し進んだ時に発生
する過度の圧力を発生するのを防止する。

本発明の一実施例において、筒状の部材であるアクチ
ュエータは、その一端部に近接して囲繞された別の筒部
材を介して内側のバルブ要素に結合するが、その筒部材
と筒部材との間には薄い層の可融性合金が介装されてい
る。この合金層は、温度が所定の高さに達するまでは剪
断力に抗うが、その温度を越えるとプラスチック状態に
なり筒状材間で結着力を失う。結着力を失うと、次い
で、大きい方のばねが、内側のバルブ要素のフェールセ
ーフ位置である反対側の位置まで最大限付勢する。この
時、アクチュエータは、以前と同じくそのまま延伸した
状態にあり、ハウジングとバイパス用のバルブ要素との
間に介装された別のばねにより、同バルブ要素が壁に押
しつけられる。

本発明の別実施例によれば、筒状の部材は、ハウジン
グの内部を摺動し、その内部に同筒部材よりも短尺の筒
部材を備える。そして、内側の筒部材には、その内部に
センタロッドと感熱性の物質が挿入されている。また、
内側の筒部材の挿入側端部のその上方に形成された空
間、即ち、チャンバ内には、凝固された可融性合金が封
入され、感熱性の物質が温度の上昇につれて膨張する
と、感熱性物質はばねに抗って外側の筒部材を移動させ
てバルブを開ける。そして、温度が異常に高くなると、
可融性の合金が溶融すると共に、内側の筒部材の一端が
ピストンの働きをするようになり、溶融した合金が、内
側の筒部材の外周に画成された空間内に流入する。この
状態で、圧縮ばねが内側のバルブ要素と同要素に取り付
けられた筒部材の双方を反対方向に付勢する。この時、
ワックスの一部も変位するので、ばねとそれに附髄する
構成部材も更に移動する。而して、内側に位置するバル
ブ要素は、外側のバルブ要素から更にそれ迄とは反対の
方向に移動し、フェールセーフモード時には、ラジエー
タ側流路への路も開路する。

［実施例］ 第１図〜第５図に示すように本発明に係るサーモスタ
ット10は、エンジンブロック12内に取り付けられてお
り、その取り付け位置は多数の流路が出会う、流量調整
交差路13内にある。流路の構成、配置等は自由である
が、装置の内部を流れる冷却水の流路が、熱交換器（ラ
ジエータ）に接続する導管と交差する構成が一般的であ
る。また、バイパスと交差させてもよく、その場合には
バイパスが開路した状態で、冷却水がエンジン本体の内
部を再循環する。本実施例では、第１図に示すように、
冷却水用の流路14が、交差路13を横切るようにして水平
方向に延在する。バイパス16は、流体が流入するその流
入口の壁17が円錐形状である。即ち、流入口から下方に
先細に設けられ、そのままエンジンブロック12の内部に
接続する。交差路13の上方には、カバー18が設けられて
おり、このカバー18の内部は、ラジエータ（不図示）と
交差路13を結ぶ流路19になっている。尚、カバー18はエ
ンジンブロック12にボルト20によって着脱自在に取り付
けられている。エンジンブロック12の上部に形成された
開口部には、サーモスタット10が取り付けられるととも
に、その周囲を取り囲むようにして先程のカバー18が嵌
着されている。サーモスタット10は、その周縁がエンジ
ンブロック12の肩部22に載置され、一方、カバー18の縁
に設けられた切欠き部23と肩部22との間に形成された小
さな隙間にはＯリングを挿入してサーモスタットを確実
に封入してある。尚、サーモスタットの封入には、繊維
質のガスケットを用いてもよい。

サーモスタット10本体は、最も外側に位置し、その外
周縁がエンジンブロック12の肩部22に載置された外リン
グであるメインバルブリング30と、その内側に位置する
とともに、軸芯方向に摺動自在な半球状の内ディスクで
あるメインバルブディスク32とを備えて成る。始動時は
第１図および第３図の両図に示すように、内ディスク32
が外リング30と共に、交差路13の上部に設けられたラジ
エータ側流路19を閉塞する。第２図と第３図に最も明確
に示すように、内ディスク32は、その内周縁の近くから
垂下するとともに、中心軸に沿って延伸する筒状の本体
36の周りに周設された円筒部34を有する。又、第２図〜
第５図に示すように、本体36の内部には、その軸方向の
長さの略々全体にわたってチャンバ38が画成されてお
り、バイパス16側の端部には、延長部40が延出されてい
る。内ディスク32は、後述する本体の別の端部側から上
方に移動できるように、その中心部に開口を備える。

本体36のチャンバ38内には、センタロッド42（第２図
〜第５図）が下方に延伸するが、同センタロッド42は、
二つの支持帯46によって外リング30に固定された取付部
品44に取着されている。本実施例において、センタロッ
ド42は冷却水の温度変化に無関係であるが、本体36は、
温度変化によって移動する。本体36は、その上部が、セ
ンタロッド42に嵌着された弾性のシール48によって密封
され、その上端が充填部材50とキャップ52によって閉塞
されている。先に述べた支持帯46は、側面が開放したハ
ウジングの上部を構成し、その側面を介して冷却水が外
リング30と内ディスク32に触れる。

チャンバ38の内部で、弾性シール48の下方の空間に
は、この種の装置では周知の特性をもつ感温性のワック
ス54が充填されている。即ち、ワックス54は、温度変化
（温度の上昇）によってその体積がかなり変化（増大）
する。この時、固定されたセンタロッド42に対する反作
用によって、軸方向にかなりの力が本体36に加えられ
る。先に述べたウッドやウッズの特許に示されているよ
うに、センタロッド42は、ワックス54の体積変化に対し
て十分対応できるように、そして、圧縮されないように
配設する。内ディスク32の円筒部34の内周面と、本体36
の上部外周面との間は近接しているが、その空隙には、
華氏242度〜248度（摂氏117度〜120度）の範囲の温度で
プラスチック度が増す「セロアロイ5500−１」型の可融
性の合金56が充填されている。この範囲の温度は、現在
一般に使用されている加圧型冷却システムで許容されて
いる通常の作動温度より高い温度で、何等かの故障が発
生した時に限りこの温度に達する。従って、同温度に達
すると、サーモスタットがフェールセーフモードに切り
変わる。この設定は、14psiの圧力下で作動する加圧型
システムを対象にしたものであるが、異なる圧力下で作
動するシステムを用いる場合はエンジンが完全に作動す
る温度に調整し直す必要がある。例えば、３〜5psiの圧
力で加圧された冷却水を使用する従来のエンジンでは、
合金がプラスチック状態になる所望の温度をより低く設
定する。

外リング30の下方には、対称的に配置された二本の腕
を備えるばね連結帯60が設けられており、二本の腕は外
リング30の下面から本体36の両側に延伸する。そして、
内ディスク32の下面と、ばね連結帯60の上面との間に
は、大きい圧縮ばね62が介装されている。

延長部40には、バイパス用のディスクバルブ64が嵌装
されており、延長部の端部に径方向に形成されたリップ
部65に支持されるとともに小さな圧縮ばね66に抗って延
長部に沿って摺動する。圧縮ばね66は、その一端がディ
スクバルブ64の上面に、その他端が連結帯60の下面に夫
々係止して、最も近接した表面に対して伸張状態を保っ
ている。

冷却水の流路は当初、第３図に示すように内ディスク
32が外リング30と整合しているので、完全にエンジンブ
ロック12の内部に位置する。この時、バイパス用のディ
スクバルブ64は、バイパス16に接続する円錐形の壁17か
ら離間した状態にあるが、その理由はワックスが冷えて
いて膨張していないからである。従って、エンジンと冷
却水が冷えている間は、冷却水がエンジンブロック12内
を循環する。一方、冷却水が熱せられると、ワックスは
膨張するが、その膨張を受け入れることができる唯一つ
の方向は、本体36の下方への動きである。そして、その
本体の動きとともに、同本体に可融性の合金を介して取
り付けられているディスクバルブ32も下方に移動する。
但し、センタロッド42、弾性シール48、閉塞部材50,52
は、それらが下方に移動しても一定の位置に留まり、動
かない。本体等が下方に移動すると、バイパス用のディ
スクバルブ64がバイパス16に接続する円錐形の壁17に当
接してバイパスを閉塞する。つまり、エンジンが熱せら
れるにつれて、バイパス16を流れる冷却水の流量が少な
くなる。これとは逆に、内ディスク32と外リング30間に
は空隙ができるので、冷却水がラジエータ側流路19から
ラジエータに向って流れる。通常の温度で作動している
時、装置は第４図に示す状態にある。つまり、バイパス
用のバルブディスク64が壁17に当接してバイパスは閉塞
状態となり、一方、メインバルブ側は開路状態となる。
メインバルブ側の開放状態は、ワックスの熱膨張による
温度変化によって閉じたり開いたりする。そして、その
開放度により冷却水が所定の温度に保たれる。バイパス
用のバルブディスク64は円錐形の壁17に当接した後、圧
縮ばね66によってその位置に保持される。この状態は、
物理的に別体である延長部40が同バルブディスク64より
更に下方に移動したとしても、その影響を受けない。

冷却水の温度が通常の温度範囲からはみだしてかなり
高くなると、サーモスタットは正常に機能しなくなり、
腐蝕、不純物の混入、バルブ構成部品の粘着等の問題が
発生する。ところが、冷却水の温度が高くなると、可融
性の合金56が溶融するので本体36から内ディスク32が離
間する。そして、内ディスク32に加わる力は大きい方の
圧縮ばね62による力だけとなり、その力によって、内デ
ィスク32は第５図に示す所定の位置まで押し上げられ
る。このフェールセーフ位置において、内ディスク32は
外リング30よりも結構上方に移動することになり、十分
な量の冷却水がラジエータ側流路19内を流れる。一方、
バイパス側の流路は、小さい方のばね66がバルブディス
ク64を壁17側に押しつけ且つ、内バルブとの連結関係を
先程解除された本体をその下側の位置に保持するので、
ワックス54の存在とは関係なく、閉路状態のままであ
る。

本装置におけるフェールセーフ動作は、通常のサーモ
スタットに比べ、部品を一つ追加するだけで可能であ
る。また、使用する可融性の合金56はその剪断作用が強
いので、本体36とそれを取り囲む円筒部34との間に設け
る空隙は比較的小さくてすむ。従って、合金が溶融して
も、システムの内部に流れこむ量は取るに足らない量で
しかない。サーモスタットは、エンジンを暖めて始動さ
せる時間が比較的長くなったり、作動温度が通常の範囲
よりも低くなったりすると、交換する必要がある。サー
モスタット10の回路に表示ランプ（不図示）を設けれ
ば、フェールセーフの作動状態を知らせることもでき
る。

本実施例に使用した可融性の合金は、非共晶であっ
て、転移温度に達すると、その可塑性が様々に変化す
る。「セロアロイ5500−１」型の合金は、ビスマスが55
パーセント、鉛が44パーセント、残りの１パーセントが
錫から成り、固体から徐々にプラスチック状態となり、
その後流体に変化する。この型の非共昌合金は、その転
移温度が、下は２〜３度で、最高では200度以上にもな
る。尚、流体に変化する時でも、斯かる物質はその粘度
が比較的高い。また、非常に大きい圧力、例えば、500p
si程度の圧力を受けると流れだすがその速度は非常に遅
い。この為、剪断強さは一定でなく、合金によって結合
されている部材の相対的な変位度は、その部分の剪断強
さ、加えられる力、および温度によって左右される。本
実施例では、本体36と、円筒部34との間の隙間が例えば
0.001インチで、剪断壁が0.400インチである。よって、
使用する可融性合金の量は９ミリグラムでよい。結果と
して、フェールセーフモードとなる温度は、ばねのコン
プライアンス特性或は円筒部の筒の長さの何れか、又は
双方を変えれば、異ならせることができる。

以上の構成により、メインバルブは、通常の作動モー
ドでは、大きい方のばね62に抗って一方の方向に開き、
また、フェールセーフモードでは同ばね62のばね力によ
って先程とは反対の方向に開く。ところが、通常動作の
妨げとなる腐蝕や粘着等の事態が発生すると、緊急時に
バルブを完全に開くことができない。これは、大きい方
のばねが作動状態を保つために大きな力を加えているこ
とによる。

第６図〜第８図は、本発明に係るフェールセーフ式サ
ーモスタットの別実施例を示す図で、可融性合金は構造
体の内部に完全に保持されている。この実施例では、カ
バー18が下面に取り付けられており、サーモスタット1
0′が第１図〜第５図に示した実施例とは、上下が逆に
なっている。以下の説明において方向や相対的な位置は
単に便宜上のもので、装置の向きは何れでもよい。サー
モスタット10′のセンタロッド42は、先程の実施例と同
様に感温性のワックス54によって囲繞されているが、そ
れらの部材は内側の円筒部72の筒内に収められている。
この円筒部72は、その外側に設けられた別の円筒部70の
内部を作動の当初移動することができない。円筒部72は
その一端に第１フランジ74を備え、その反対側の端部75
は閉塞されている。そして、それらの端部間に感温性の
ワックス54とセンタロッド42が位置する。円筒部70は
（第６図〜第８図において見た場合に下端である）その
第１端部がメインバルブ部32′に結合している。内側の
円筒部72は、そのフランジ側端部74が弾性シール48によ
って閉塞され、その弾性シール48のキャップ52内に設け
られている。内側の円筒部72の外周面と外側の円筒部70
の内周面との間には、径方向に空隙が画成されている。
この空隙76は、内側の円筒部72の移動に関連して画成さ
れたもので、円筒部72の上端に同心的に形成された開口
78から上方へ延びて、最終的に外側の円筒部70の一端に
位置する空間80に至る。空間80の内部には、可融性の合
金82が充填されており、同合金は通常時、固体であっ
て、ワックス54の膨張によって内側の円筒部72が移動す
るに従い外側の円筒部70を上方に押し上げる。この動き
による力は、大きい方の圧縮ばね62の作用によって加え
られる軸方向のばね力よりも大きい。

バイパスは、第６図に示すように始動時、開路状態に
ある。この時点において感温性ワックス54はその体積が
小さく、内側のバルブディスク32′の周縁がバルブリン
グ30′の縁と整合して流インバルブが閉塞する。即ち、
ラジエータ側の流路は閉塞された状態にある。そして、
ワックス54が膨張すると、内側の円筒部72の内部に軸方
向上方への力が加わって、固体状態にある可融性の合金
82が、従って、外側の円筒部70の上部に画成された空間
80の上端面が押し上げられるので、双方の円筒部70,72
が移動する。この動きによって、バイパス用のバルブデ
ィスク64も円錐形の壁17に当接するまで昇動する。次い
で、通常の作動状態に入ると、第７図に示すように、バ
イパス用のバルブディスク64がバイパス側の流路16を閉
塞すると共に、ハウジング延長部の端部よりも幾分下方
に移動する。この時、メインの方のバルブディスク32′
は、バルブリング30の内周縁の高さよりも更に高い位置
に移動するので、ラジエータ側の流路が開路するが、そ
の開路状態は冷却水の温度によって左右される。

温度が異常に高くなると可融性の合金82が柔和状態と
なり、膨張したワックス54によって加えられる軸方向の
力を十分に支えることができなくなる。このため、内側
の円筒部72は軸方向に下降する。即ち、大きい方の圧縮
ばね62によってバルブディスク32′に加えられる軸方向
の力により空間80の上面が下方に移動する。そして、こ
の時、溶融状態にある合金82が開口78を経て、内側の円
筒部72の周囲に画成された空隙76の内部に流入する。

可融性の合金82は、軸方向にある距離移動するが、こ
の移動だけでは、外側の円筒部70と同円筒部に連結され
たバルブディスク32′とを十分に押し下げることができ
ない。そこで、足りない分は、第８図に示すように、弾
性シール48が内側の円筒部72のフランジ部74から離れる
ことによって筒内に拡がる空間の内部にワックス54が入
りこむことにより達成される。そして、外側の円筒部70
が内側の円筒部72を下方に押し下げると、内側のバルブ
ディスク32′が軸方向に目一杯移動して、その外側のバ
ルブリング30よりも下方に降下する。これにより、メイ
ンバルブがそのフェールセーフモードにおいて反対方向
の極限まで開く。この実施例と同様の結果は、第１図〜
第５図に示した例でも得られる。但し、可融性の合金82
が構造体の内部に完全に封入されている点が異なる。ま
た、本実施例では、外側の円筒部70の下方への移動にと
もなって、延長部40とバイパス用のディスクバルブ64
も、キャップ52が取付部44に当接する迄、下方に移動す
る。従って、フェールセーフモードに切り変わると、流
路19のみならず、バイパスも開路状態となる。

以上説明した第６図〜第８図の構成では、ワックス54
の移動に加え、可融性の物質82の流動を利用して、内側
の円筒部32′を必要なだけ変位させている。ところで、
センタロッドの形状や大きさは可融性の合金の性質によ
って制限を受ける。同合金は、仮に常温で固体であって
も、それなりの圧力（約500psi）を受けると、ゆっくり
ではあるが、流動する。従って、温度が上昇し且つ、ワ
ックスが膨張した時には、部材間の接触面積を十分にと
って、可融性の物質が流れ始める圧力よりも低い圧力に
押えておく必要がある。可融性の合金は、その粘度が変
態温度帯において温度とともに低下するが、その上限に
あってもそれなりの粘度を保ち、ゆっくりと流動する。
この為、構成部材のフェールセーフ位置への移動は、一
度にではなく、間をおいて行われる。又、内部の液圧も
制限範囲以下の圧力に保ち、センタロッド42の外面が十
分な表面積を有するようにしなければならない。したが
って、斯かるセンタロッドは、その長さ、径ともに、あ
る程度以上に設計しておく必要がある。流路にサーモス
タットを内蔵しなければならない場合、規格に適合する
車両用サーモスタットは、その設計上、以上の制約を受
けることになる。

構成部品を長くすることが可能なら、可融性の物質を
充填する空間の長さを大きくとり、それだけでもって、
最終的なフェールセーフ位置に移動させることができる
ようにすればよい。本実施例では可融性物質を約4.3グ
ラム充填したが、ワックスの方に十分な期待をかけられ
ない場合は、それ以上の量の合金を使用してもよい。但
し、形状を変化させることで、より広い表面積を確保す
ることもできる。例えば、内側の円筒部の端部を平坦な
形状にかえて湾曲させたり、或は、センタロッドの断面
を今の円形から正方形等を変えることで可能である。

上述した実施例の何れにおいても、ワックスが漏洩し
ても、それ自体はフェールセーフへの切換動作に影響し
ない。即ち、第１図〜第５図の実施例では、可融性の合
金56が溶融し且つ円筒部34が移動すると、小さい方のば
ね66かバイパス用のバルブ64をリップ部65側へ押し下
げ、その結果、円筒部36も最終的な位置まで、即ちバイ
パス側の壁に当接するまで下降する。一方、第６図〜第
８図の実施例では、大きい方のばね62が勝り、内側のバ
ルブディスク32′をフェールセーフ位置まで押し下げ
る。

米国の自動車メーカーは、その多くがバイパスを取り
入れていないが、この型のシステムでは、円筒部の一端
に突設した延長部および同延長部に取り付けたバイパス
用のバルブディスクは、特に設ける必要もない。但し、
ワックスが損なわれて円筒部の位置決めが適切に行われ
なくなった場合に備えるならば、その対応手段として、
下側に設けられた圧縮ばねが十分に作動できるような延
長部を設けてもよい。

［発明の効果］ 本発明に係る車両用冷却システムのフェールセーフ式
サーモスタットは、以上説明した如く構成されているの
で、以下の効果を奏する。

（１）可融性の物質である合金が流路内に流入するのを
防止できる。

（２）規格品のサーモスタットに容易に取り付けができ
る。

（３）ワックスが漏洩しても、フェールセーフモードへ
の切換動作に影響を及ぼさない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフェールセーフ式サーモスタット
の一部切り欠き斜視図、第２図は第１図に示すサーモス
タットの一部を拡大した断面図、第３図は本発明に係る
フェールセーフ式サーモスタットの第１実施例を示す断
面図で、サーモスタットは始動時の状態にある、第４図
は第２図に示すサーモスタットの側断面図で、サーモス
タットは通常の冷却を行う作動状態にある、第５図は第
２図に示すサーモスタットの側断面図で、サーモスタッ
トはフェールセーフモードの状態にある、第６図は本発
明に係るフェールセーフ式サーモスタットの第２実施例
を示す側断面図で、サーモスタットは始動時の状態にあ
る、第７図は第６図に示す装置の側断面図で、サーモス
タットは通常の冷却を行う作動状態にある、第８図は本
発明に係る第６図の装置の側断面図で、サーモスタット
はフェールセーフモードの状態にある。 10……サーモスタット、12……エンジンブロック 13……流量調整交差路、14……冷却液用の流路 16……バイパス、30……外リング 32……内ディスク、34……本体 36……円筒部、38……チャンバ 42……センタロッド、46……支持帯 48……弾性シール、54……感温性ワックス 56……可融性合金、62……圧縮ばね 64……ディスクバルブ、66……圧縮ばね

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部で冷却水が循環するための冷却水流路
   と、ラジエータ側流路が交差する交差路を有する、車両
   用冷却システムのフェールセーフ式サーモスタットにお
   いて、 前記交差路内に取り付けられると共に開口された外部構
   造を有するハウジングと、 前記冷却水が通るハウジング内に設けられ、前記冷却水
   流路とラジエータ側流路との間を移動するバルブ手段で
   あって、固定された外側のバルブ要素と、該外側のバル
   ブ要素に対して移動自在な内側のバルブ要素とを有する
   バルブ手段と、 前記ハウジング内に取り付けられた感熱性のアクチュエ
   ータ手段であって、シリンダ手段とセンタロッドとを備
   え、 該シリンダ手段が前記ハウジングに移動可能に取り付け
   られ、前記内側のバルブ要素に結合すると共に前記冷却
   水の温度が上昇した際に、前記ハウジング内を第１の方
   向に摺動して該内側のバルブ要素を移動させ、 前記センタロッドが前記シリンダ手段に設けられると共
   に前記ハウジングに結合された、アクチュエータ手段
   と、 前記シリンダ手段を前記内側のバルブ要素に一時的に結
   合する一方、その結合関係を溶融した時点で解除する可
   融性の合金手段と、 前記内側のバルブ要素の移動に抗するように該バルブ要
   素と前記ハウジングとの間に介装されたばね手段であっ
   て、前記シリンダ手段と内側のバルブ要素との結合か解
   除されたときに、前記内側のバルブ要素を前記第１の方
   向とは反対の方向に前記外側のバルブ要素を越えるまで
   移動させて、前記ラジエータ側流路と前記冷却水の流路
   との間にある前記ハウジング内を通過する流路を開路状
   態にするばね手段と、 から成る車両用冷却システムのフェールセーフ式サーモ
   スタット。
2. 【請求項２】前記アクチュエータ手段は、前記シリンダ
   手段の外周に位置すると共に前記内側のバルブ要素に連
   結されたスリーブを備えて成り、前記可融性の合金手段
   は、前記シリンダ手段と前記スリーブとの間に設けられ
   た請求項１記載の車両用冷却システムのフェールセーフ
   式サーモスタット。
3. 【請求項３】バイパス流路が付設されると共に、前記ア
   クチュエータ手段がバイパス用のバルブ手段を備え、該
   バイパス用のバルブ手段がアクチュエータ手段に連結さ
   れ且つ前記シリンダ手段とともに移動自在である請求項
   ２記載の車両用冷却システムのフェールセーフ式サーモ
   スタット。
4. 【請求項４】前記シリンダ手段はその内部にシリンダを
   備え、該シリンダは前記センタロッドを囲繞し且つ、該
   シリンダ手段の内部にエンドチャンバと、互いに接続さ
   れたサイドチャンバを形成し、前記可融性の合金は前記
   エンドチャンバ内に充填され、該可融性の合金が溶融し
   た際に、前記シリンダ手段と、前記内側のバルブ要素と
   が前記内部のシリンダに対して相対的に移動する請求項
   １記載の車両用冷却システムのフェールセーフ式サーモ
   スタット。
5. 【請求項５】バイパス流路が付設されると共に、前記ア
   クチュエータ手段がバイパス用のバルブ手段を備え、該
   同バイパス用のバルブ手段が前記シリンダ手段に連結さ
   れ且つ前記同手段とともに移動自在である請求項４記載
   の車両用冷却システムのフェールセーフ式サーモスタッ
   ト。
6. 【請求項６】冷却水のポンプとラジエータとを結ぶ流路
   内を流れる冷却水の流量を制御する車両用サーモスタッ
   トであって、 一端が開口したセンタチャンバをその内部に備えたシリ
   ンダ手段と、 前記開口端から前記チャンバの内部に延入すると共に、
   上記流路に近接する自由端を備えたセンタロッド手段
   と、 前記シリンダ手段の内部において前記センタロッド手段
   に摺動自在に係合すると共に、前記内部チャンバの前記
   開口端を閉塞するシール手段と、 前記チャンバ内に充填され、温度変化に応じて体積が変
   化することにより、前記センタロッドに作用すると共
   に、前記シリンダ手段に力を加えて同シリダ手段を第１
   の方向においてその軸方向に移動させる感温性媒体と、 感温性の合金物質を備えるように前記シリンダ手段に連
   結され且つ同手段とともに移動するバルブ手段と、 上記流路に移動可能に固設され、前記センタロッドの自
   由端と結合して同センタロッドを固定支持するサーモス
   タットハウジング手段と、 前記バルブ手段と前記サーモスタットハウジング手段と
   の間に介装され、前記バルブ手段が前記第１の方向に移
   動するその動きに抗し且つ、前記冷却水の温度が所定の
   温度を越えて前記感温性の合金物質が溶融した際に前記
   バルブ手段を移動させるばね手段を有する手段と、 から成る車両用サーモスタット。
7. 【請求項７】前記シリンダ手段は、前記バルブ手段に結
   合されたスリーブ手段をその周囲に備え、前記合金が該
   スリーブ手段と前記シリンダ手段との間に介設された請
   求項６記載の車両用サーモスタット。
8. 【請求項８】前記スリーブ手段は、前記シリンダ手段の
   前記開口端近傍において該シリンダ手段の周囲に配設さ
   れ、且つ前記バルブ手段に連結される請求項７記載の車
   両用サーモスタット。
9. 【請求項９】前記シリンダ手段は、軸方向に離間して画
   成されるとともに、互いが導管を介して接続される一対
   のチャンバを備え、前記合金が最初に該チャンバのいず
   れか一方に充填され、同合金が溶融した際に前記導管を
   介して他方のチャンバ内に流入する請求項６記載の車両
   用サーモスタット。
10. 【請求項１０】前記冷却水流路から離れた位置に設けら
    れたバイパス流路と、 該バイパスに近接する方の前記シリンダ手段の端部の周
    囲に取り付けられと共に前記シリンダ手段に対して相対
    的に移動するバイパス閉塞手段と、 さらに、前記バイパス閉塞手段と前記ハウジング間に介
    装され同バイパス閉塞手段をシール位置に付勢するばね
    と、 を備えて成る請求項６記載の車両用サーモスタット。
11. 【請求項１１】車両用のフェールセーフ式サーモスタッ
    トであって、 内部チャンバを有する筒状の本体と、 外側に位置する固定リング部と、その内側に位置し前記
    筒状の本体に結合された可動ディスク部とから成る流量
    調整用バルブ手段と、 前記固定リング部に連結され、前記内部チャンバ内に延
    入するセンタロッド手段と、 前記内部チャンバ内に充填され、通常の温度条件で膨張
    して前記センタロッド手段に力を加えることにより、前
    記筒状の本体を第１の方向に付勢する感温性ワックス手
    段と、 前記流量調整用バルブ手段の内部の前記可動ディスク部
    を前記筒状の本体に結合し、温度の上昇に応答してこれ
    ら可動ディスク部と筒状の本体を前記第１の方向に移動
    させると共に、前記通常の温度よりも高い所定の温度に
    達した際には溶融して、前記ワックス手段によって前記
    センタロッド手段に加えられた力を前記可動ディスク部
    から取り除く可融性の合金手段を有する手段と、 前記固定された外側部分と可動ディスク部との間に取り
    付けられ、前記可動ディスク部が前記第１の方向に移動
    するその動きに弾性的に抗し、且つ、前記可融性の合金
    手段が溶融した際に前記可動ディスク部を第２の方向に
    押すばね手段と、から成る車両用のフェールセーフ式サ
    ーモスタット。
12. 【請求項１２】前記可融性の合金手段は、前記筒状の本
    体の外周と前記可動ディスク部の内周との間に介設され
    た請求項11記載の車両用のフェールセーフ式サーモスタ
    ット。
13. 【請求項１３】前記筒状の本体は、前記内部チャンバを
    画成する筒部材と、該筒部材の周囲にあるリリーフチャ
    ンバと、該リリーフチャンバに連通するエンドチャンバ
    とを備え、 前記可融性の合金が溶融した際に、前記ばね手段が前記
    可動ディスク部を前記第２の方向に押して、該合金を前
    記リリーフチャンバ側に流入させるように、この合金が
    前記エンドチャンバ内に充填され、 前記可融性の合金が流入すると、前記内部チャンバ内の
    体積が増大して前記ワックス手段を変移させ、前記筒状
    の本体と前記筒状部材とは共に、前記内部チャンバ内に
    延入する前記センタロッドの先端に位置する最終位置ま
    で移動する請求項11記載の車両用のフェールセーフ式サ
    ーモスタット。
14. 【請求項１４】ラジエータ側流路であって、この流路を
    横切る少なくとも一つのエンジンブロック側の冷却水流
    路に繋がるラジエータ側流路と、該ラジエータ側流路に
    対して直線上にあるバイパス流路とを有する車両用冷却
    システム内に形成された流量制御のための交差路におい
    て冷却水の流量を調整するフェールセーフ式サーモスタ
    ットであって、 センタチャンバを画成するシリンダ手段と、 前記交差路内に位置し、その第１端がこの交差路の前記
    バイパス側に延出するスリーブ手段と、 前記交差路内に取り付けられ、前記ラジエータ側流路と
    前記エンジンブロック側流路との間の流れを部分的に遮
    断する外側のリングバルブ要素と、 前記バイパス側において前記外側のリングバルブ要素を
    前記スリーブ手段の中間部に連結する第１支持手段と、 前記シリンダ手段に連結されると共に前記外側のリング
    バルブ要素の内側に位置し、前記ラジエータ側流路と前
    記エンジンブロック側流路との間の流れを遮断する内側
    のディスクバルブ要素と、 前記ラジエータ側流路に近接する第２端から前記シリン
    ダ手段の前記センタチャンバ内に延入するセンタロッド
    と、 前記ラジエータ側流路において前記センタロッドを前記
    外側のリングバルブ要素に連結する第２支持手段と、 前記センタチャンバを閉塞するために、前記スリーブ手
    段内の前記センタロッドを移動可能にシールする手段
    と、 前記センタロッドの周囲の前記閉塞されたセンタチャン
    バ内部に充填され、前記冷却水の温度に応答して前記セ
    ンタロッドに軸方向の力を作用し、前記スリーブ手段と
    前記内側のディスクバルブ要素とを前記バイパス側流路
    に向かって摺動させる感温性手段と、 前記内側のディスクバルブ要素と前記シリンダ手段との
    間に設けられ、所定の温度が通常の作動温度を越えた際
    に前記内側のディスクバルブ要素を前記センタロッドか
    ら離間させる、感温性で且つ可融性の合金手段と、 前記内側のディスクバルブ要素が前記バイパス側流路に
    向けて移動するのを弾性的に抗するように、前記内側の
    ディスクバルブ要素と前記第１支持手段との間に介装さ
    れた第１圧縮ばね手段であって、前記内側のディスクバ
    ルブ要素が前記センタロッドから離間したときに、前記
    内側のディスクバルブ要素を前記バイパス側流路から離
    れる方向に移動させて前記バルブが開放されるようにす
    る第１圧縮ばね手段と、 前記スリーブ手段の第１端に移動可能に位置し、前記バ
    イパス側流路を選択的に閉塞するバイパス用バルブ手段
    と、 前記第１支持手段と前記バイパス用バルブ手段との間に
    介装されて、前記バイパス用バルブ手段を前記バイパス
    側流路に向けて弾性的に付勢する第２圧縮ばね手段と、 から成るフェールセーフ式サーモスタット。
15. 【請求項１５】前記スリーブ手段は、前記シリンダ手段
    の周囲に設けられるとともに、前記内側のディスクバル
    ブ要素に連結され、前記可融性の合金が、前記スリーブ
    手段と前記シリンダ手段との間に設けられ、該スリーブ
    手段とシリンダ手段とは該合金によってのみ連結される
    請求項14記載のフェールセーフ式サーモスタット。
16. 【請求項１６】前記センタチャンバの内部には、エンド
    チャンバを画成するように該センタチャンバの第１端か
    ら離れて内部シリンダが設けられており、 該内部シリンダは前記シリンダ手段から径方向に離間し
    てリリーフ用の空隙を画成し、 前記シリンダ手段は、前記エンドチャンバと前記リリー
    フ用の空隙とを接続する導管手段を備え、 前記可融性の合金手段は最初に前記エンドチャンバ内に
    充填されている請求項14記載のフェールセーフ式サーモ
    スタット。