JP2939244B1 - 自動車エンジン冷媒循環回路制御用熱応動弁 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 自動車エンジン冷媒循環回路において、冷媒
回路の理想的な流量制御と、コストダウンを図る。 【解決手段】 冷媒回路１の弁体８が、周囲の冷媒の温
度を感知して動作する同軸上の熱応動伸縮素子７によっ
て駆動する。前記弁体８は、金属製弁本体７ａの表面に
ゴム層８ｉが装着され、このゴム層８ｉに、環状弁座５
の上方へストレートに伸長する筒状弁座５ａと、これが
下端に連設の通水孔５ｃを有する水平弁座５ｂに対し接
・離する環状突出部８ｊ，８ｋを設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジンの
冷媒（冷却水）をラジエータ回路及びバイパス回路に循
環させる冷媒循環回路を制御するための熱応動弁の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷却水管路を開閉制御する熱応動弁を備
えている自動車エンジン冷却水循環回路上においては、
冷却水管路を流通する冷却水の温度を熱応動伸縮素子が
感知することで、冷却水管路を開閉する弁を駆動してい
る。

【０００３】図４及び図５によって熱応動弁を説明す
る。熱応動弁は図４、図５に示されている構造であっ
て、冷却水回路１にパッキング２を介して設けられた通
水窓孔３を有するフレーム４の周縁部に環状弁座５が設
けられ、かつフレーム４の中央部にプランジャ６の上端
が係止して固定されている。このプランジャ６に対し、
軸状のワックス式熱応動伸縮素子７の中心部がスライド
自在に保持されている。

【０００４】熱応動伸縮素子７の上部には、弁体８が昇
降可能に嵌合しており、かつ弁閉塞用スプリング９の上
端で押し上げられ、テーパ部１０で上動が制限された状
態で支持されている。弁閉塞用スプリング９の下端は、
熱応動伸縮素子７の下部外周に設けられた環状ばね受座
１１に係止されている。このばね受座１１の対称位置に
起立片１２が立設され、起立片１２の上端部は、フレー
ム４の側縁と環状弁座５の係合孔に嵌合され、その嵌合
部を溶接することで、固定されている。

【０００５】熱応動伸縮素子７の下端の径小軸部７ａ下
端部に、スナップリング１３が嵌合され、これによって
係止されているばね受座１４と熱応動伸縮素子７の下端
との間には、前記弁閉塞用スプリング９よりも低ばね定
数の支承ばね１５が介在されている。

【０００６】前記の熱応動弁において、ハウジング１６
内で熱応動伸縮素子７の周囲における冷却水流入管路１
７から流出する冷却水の温度が一定以下、例えば６０℃
以下であるときは、熱応動伸縮素子７が短縮しているの
で、図５に示されているように弁体８が環状弁座５と接
触しており、これにより冷却水流入管路１７と冷却水流
出管路１８は閉じられている。

【０００７】次に、熱応動伸縮素子７の周囲の水温が例
えば６０℃を越えて上昇すると、熱応動伸縮素子７が伸
長することにより弁体８は熱応動伸縮素子７によって下
降され、環状弁座５から離間し、冷却水管路１が開放さ
れ、冷却水はその流入管路１７から流出管路１８へと循
環する。

【０００８】上記構成の熱応動弁において、従来の弁体
８は図６〜図８に示される構造である。環状弁座５は、
ストレートに上方へ伸長されている筒状弁座５ａと、こ
の筒状弁座５ａの下端に連設された環状の水平弁座５ｂ
とで構成されている。

【０００９】弁本体８ａは、ゴムを素材として環状に形
成され、かつ外周には、前記環状弁座５の筒状弁座８ｂ
の内周面に接触する環状の立上り弁部８ｂと、この立上
り弁部８ｂの下端外周に連設され、前記水平弁座５ｂと
接・離する環状弁部８ｃとを有すると共に、前記立上り
弁部８ａの外周には、周方向に一定の間隔をおいて複数
個（図示例では３個）の大きい切欠き８ｄと小さい切欠
き８ｅを上下配置に連通して形成されている。

【００１０】而して、上記構成とした弁体８において
は、前記弁本体８ａが熱応動伸縮素子７によって駆動さ
れることで、先ず前記環状弁部８ｃが水平弁座５ｂから
離間し、冷却水は環状弁部８ｃと水平弁座５ｂとの間
と、下部の小さい切欠き８ｅを通り、さらに大きい切欠
き８ｄを流れて前記冷却水排出管路１８側へ流出する。
つまり小さい切欠き８ｅによって小流量に制御される。

【００１１】温水温度の上昇により熱応動伸縮素子７が
さらに伸長されると、弁本体８ａが下降され、大きい切
欠き８ｄが開口し、冷却水の流量が増大する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の弁体
８は、弁本体８ａ全体ががゴム製であるため、この弁本
体８ａ全体がが温水によって膨潤をおこし、前記両切欠
き８ｄ，８ｅの大きさが変化し、予め設定した通りの流
量が得られず、流量が変化し、また温水の高温下ではハ
ンチング現象が生じ、流量が定まらなくなって、図９に
示されているような水温と弁体８による冷却水流量との
関係を示した理想的な流量特性を得ることが困難であっ
た。尚、図９において、Ａは流量特性線を示す。

【００１３】本発明は、前記した従来技術が有する問題
点を解決した自動車エンジン冷媒循環回路制御用熱応動
弁を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、第１の発明に係る自動車エンジン冷媒循環回路制御
用熱応動弁は、熱応動伸縮素子７の周りを流れる冷媒回
路１の冷媒流により当該熱応動伸縮素子７が駆動するの
に伴って、当該熱応動伸縮素子７の上部に同軸的に昇降
可能に嵌合され、かつ弁閉塞用スプリングで押し上げ付
勢されている弁体８が、前記冷媒回路１に設けられてい
るプランジャ支持用フレーム４の環状弁座５に対し昇降
して接触、離間することで、前記冷媒回路１の流出口を
制御する熱応動弁において、 前記弁座５を、通水孔５
ｃを有する水平弁座５ｂと、水平弁座５ｂの内端から直
角に立上がる筒状弁座５ａとから構成し、前記弁体８
を、環状で金属製の弁本体８ａと、この弁本体８ａの周
縁から直角に立下がる垂直部８ｆと、この垂直部８ｆの
下端から直角水平に曲成した貫通孔８ｌを有する水平部
８ｇと、この貫通孔８ｌを通って前記垂直部８ｆと水平
部８ｇの表裏面に加硫成形されたゴム層８ｉとから構成
し、さらにゴム層８ｉには、弁体８の昇降に伴って水平
弁座５ｂの下面に接・離して前記通水孔５ｃを開閉する
第１の環状突出部８ｋおよび、前記筒状弁座５ａの内周
面とスライド自在でかつ水密的に接触しており、さらに
弁体８の下降時、前記第１の環状突出部８ｋが水平弁座
５ｂの下面から離間して通水孔５ｃを開成した後に、所
定時間経過してから前記筒状弁座５ａの下端と離間して
通水用間隙を開成する第２の環状突出部８ｊを設けてな
る構成を特徴とする。第２の発明は、熱応動伸縮素子７
の周りを流れる冷媒回路１の冷媒流により当該熱応動伸
縮素子７が駆動するのに伴って、当該熱応動伸縮素子７
の上部に同軸的に昇降可能に嵌合され、かつ弁閉塞用ス
プリングで押し上げ付勢されている弁体８が前記冷媒回
路１に設けられているプランジャ支持用フレーム４の環
状弁座５に対し昇降して接触、離間することで、前記冷
媒回路１の流出口を制御する熱応動弁において、前記弁
座５を、通水孔５ｃを有する金属製の水平弁座５ｂと、
水平弁座５ｂの内端から直角に立上がる筒状弁座５ａ
と、前記水平弁座５ｂと筒状弁座５ａの表裏面に前記両
座に開設の貫通孔を通って加硫成形され、かつ前記通水
孔５ｃに連通する通水孔をそれぞれ有する表裏ゴム層５
ｄ，５ｅとから構成し、さらに、裏側ゴム層５ｄの内面
に環状突出部５ｆを設け、前記弁体８は環状で金属製の
弁本体８ａと、前記環状突出部５ｆが外周面にスライド
自在でかつ水密的に接触しており、弁体８の下降時この
外周面の上端から離間して、当該外周面と前記裏側ゴム
層５ｄとの間に通水用間隙を開成する環状の垂直部８ｆ
と、この垂直部８ｆの下端から直角に曲成し、弁体８の
上昇時その上面が裏側ゴム層５ｄの水平部に密着して通
水孔５ｃを閉塞し、弁体８の下降時、前記環状突出部５
ｆが前記垂直部８ｆの上端から離間する前に、裏側ゴム
層５ｄの水平部から離間して通水孔５ｃを開成する水平
部８ｇとからなる構成を特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の図を
参照して説明する。図１は弁体８が閉じ、既述冷却水回
路１が遮断された状態の一部を示し、図２は弁体８が開
き、冷却水管路１において、冷却水が冷却水流入管路１
７から冷却水流出管路１８側へ少量流通する状態の一部
を示し、図３は弁体８が全開し、冷却水が、その流入管
路１７から流出管路１８へ多量流通する状態の一部を示
している。

【００１６】本発明に係る熱応動弁において、弁体８の
構造が、図６ないし図８に示した熱応動弁の弁体の構造
と相違し、その他の構造は図４及び図５に示した熱応動
弁の構造と同じであるので、同一要素には同一符号を付
して重複説明を省略する。

【００１７】図５に示したワックス式の熱応動伸縮素子
７の構造は、例えば特公昭６１−２０６９７号に開示さ
れたごとき構造である。即ち熱応動伸縮素子７は、プラ
ンジャ６に嵌挿されたゴムスリーブと有底筒状の容器と
の間の密閉室内にワックスを充填して構成されている。
そして、プランジャ６の下端が先細のテーパ状に構成さ
れており、ワックスが熱膨張することで、前記テーパ部
を介してゴムスリーブがプランジャ６を押し上げる方向
に力が作用し、プランジャ６の上端がフレーム４にかし
め固定されているので、ワックスが収縮することで弁閉
塞用スプリング９の作用により強制的に熱応動伸縮素子
７は前記と逆作動し、このような熱変化で熱応動伸縮素
子７が伸縮することで、この熱応動伸縮素子７に支持さ
れた弁体８が動作するものである。

【００１８】図１ないし図３に示したように、弁体８を
構成する環状弁座５及び弁本体８ａのうち、環状弁座５
は、ストレートに上方へ伸長されている筒状弁座５ａ
と、この筒状弁座５ａの下端に連設され、前記筒状弁座
５ａ近くの基部に複数の通水孔５ｃが上下方向へ貫通し
て形成されている水平弁座５ｂとで構成されている。

【００１９】一方、弁本体８ａは、ステレンレス、その
他の金属板で環状に形成され、かつ周縁に、下方へ直角
に曲成した垂直部８ｆと、この垂直部８ｆの下端から外
側へ水平に曲成した水平部８ｇと、この水平部８ｇの周
縁から上方へ直角に曲成した起立周縁８ｈとで一体に構
成されていると共に、前記垂直部８ｆ及び水平部８ｇの
表裏両面と、起立周縁８ｈの内側にゴムを加硫接着によ
り一体成形した一定厚さのゴム層８ｉを層成して構成さ
れている。

【００２０】さらに、前記垂直部８ｆ表面のゴム層８ｉ
の上部には、前記筒状弁座５ａの内周面にスライド自在
に接触する環状突出部８ｊを、また前記水平部８ｇ表面
（上面）の周縁上面には、前記水平弁座５ｂの下面と接
・離する環状突出部８ｋを各々一体に突出して構成され
ている。

【００２１】前記弁本体８ａは、前記水平部８ｇに複数
個の貫通孔８ｌが設けられており、これによって、ゴム
層８ｉの垂直部８ｆ、水平部８ｇからの剥離が制止され
る構造となっている。

【００２２】前記の弁体８によると、熱応動伸縮素子７
の周囲の水温が例えば６０℃以下で、熱応動伸縮素子７
が短縮されているときは、弁体８における弁本体８ａの
環状突出部８ｊ，８ｋは図１に示したように弁座５の筒
状弁座５ａの内面及び水平弁座５ｂの下面に各々接触し
ており、これにより冷却水回路は閉じられている。

【００２３】次に、熱応動伸縮素子７が周囲の水温が例
えば６０℃〜８０℃になると、熱応動伸縮素子７が伸長
することにより、弁体８を構成する弁本体８ａが図２に
示したように押し下げられ、一方の環状突出部８ｋが弁
座５の水平弁座５ｂから離間し、通水口５ｃが開口され
るが、他方の環状突出部８ｊは筒状弁座５ａと接触して
下方へスライドするだけであるので、通水孔５ｃを通し
て冷却水回路を少量の温水が循環する。

【００２４】次に、熱応動伸縮素子７の周囲の水温が例
えば８２℃を越えて上昇すると、この熱応動伸縮素子７
の伸長により、弁本体８ａがさらに押し下げられ、図３
に示されるように他方の環状突出部８ｊが弁座５の筒状
弁座５ａから離間し、一方の環状突出部８ｋと水平弁座
５ｂ間の間隔がさらに広くなるので、図３に矢印で示さ
れているように、温水は通水孔５ｃ及び弁座５と弁本体
８ａ間を流通し、冷却水回路を多量の温水が循環する。

【００２５】図９においては、プランジャ６の伸長（３
ｍｍ，６ｍｍ，９ｍｍの場合）にともなって、それぞれ
の流量（Ｌ）の変化（５±１Ｌ，４０〜６０Ｌ，１１０
Ｌ以上）を示している。

【００２６】次に図１０ないし図１４によって、本発明
の他の実施の形態を説明する。この実施の形態において
は、弁体８を構成する環状弁座５及び弁本体８ａのう
ち、弁本体８ａは、ステレンレス、その他の金属板で環
状に形成され、かつ周縁に、下方へ直角に曲成した垂直
部８ｆと、この垂直部８ｆの下端から外側へ水平に曲成
した水平部８ｇと、この水平部８ｇの周縁から上方へ直
角に曲成した起立周縁８ｈとで一体に構成されている

【００２７】一方、環状弁座５は、ストレートに上方へ
伸長されている筒状弁座５ａと、この筒状弁座５ａの下
端に連設され、前記筒状弁座５ａ近くの基部に複数の通
水孔５ｃが上下方向へ貫通して形成されている水平弁座
５ｂとで構成されると共に、前記筒状弁座５ａ及び水平
弁座５ｂにわたり、それらの表裏両面にゴムを加硫接着
により一体成形した所要厚のゴム層５ｄ，５ｅを層成し
て構成され、かつ前記ゴム層５ｄおよび水平弁座５ｂに
わたって連通する通水孔５ｃが設けられている。

【００２８】さらに、前記筒状弁座５ａの内側表面のゴ
ム層５ｄの中間部（または上部）には、前記弁本体８ａ
における垂直部８ｆの外周面に相対的にスライド自在に
接触する内向きの環状突出部５ｆを一体成形により設け
られている。

【００２９】前記筒状弁座５ａには、前記通水口孔５ｃ
から離れた位置において、複数個の貫通孔（図示を省略
した）が設けられており、これによって、ゴム層５ｄ，
５ｅの筒状部および水平部の表裏両面のゴム層が一体化
されていると共に剥離が制止される構造となっている。

【００３０】前記弁本体８ａにおける起立周縁８ｈの内
周面と、水平弁座５ｂの下側のゴム層５ｄの外周面とに
は、図１０に示すようにギャップＧが設けられている。
前記ギャップＧは前記弁本体８ａにおける起立周縁８ｈ
の環状の上端面が水平弁座５ｂの下面に当接した時に、
ゴム層５ｄの弾性変形によりギャップＧがなくなるよう
にしてもよい。

【００３１】前記の弁体８によると、熱応動伸縮素子７
の周囲の水温が例えば６０℃以下で、熱応動伸縮素子７
が短縮されているときは、環状弁座５における弁座５ａ
の環状突出部５ｆは、図１０に示したように、弁本体８
ａの垂直部８ｆの外周面に接触していると共に、弁本体
８ａにおける水平部８ｇは水平弁座５ｂのゴム層５ｄに
弁閉塞用スプリング９により圧着されて、各通水孔５ｃ
を塞ぐように接触しており、これにより冷却水回路は閉
じられている。

【００３２】次に、熱応動伸縮素子７が周囲の水温が例
えば６０℃〜８０℃になると、熱応動伸縮素子７が伸長
することにより、弁体８を構成する弁本体８ａが図１１
に示したように押し下げられ、弁本体８ａにおける水平
部８ｇが弁座５の水平弁座５ｂから離間し、通水孔５ｃ
が開口されるが、筒状弁座５ａにおける環状突出部５ｆ
は、弁本体８ａの下方移動に対し、定位置で弁本体８ａ
における垂直部８ｆと接触を保っているので、通水孔５
ｃを通して冷却水回路を少量の温水が循環する。

【００３３】次に、熱応動伸縮素子７の周囲の水温が例
えば８２℃を越えて上昇すると、この熱応動伸縮素子７
の伸長により、弁本体８ａがさらに押し下げられ、図１
２に示されるように弁本体８ａにおける垂直部８ｆが筒
状弁座５ａにおける環状突出部５ｆから離間し、一方水
平弁座５ｂにおけるゴム層５ｄと起立周縁８ｈと水平部
８ｇ間の間隔がさらに広くなるので、図１２に矢印で示
されているように、温水は通水孔５ｃ及び弁座５と弁本
体８ａ間を流通し、冷却水回路を多量の温水が循環す
る。

【００３4】前述のように各実施の形態においては、熱
応動伸縮素子７の周囲の水温が変化すると、その熱応動
伸縮素子７の伸長にともなって、すなわち時間差をおい
て、弁座に対し弁体が接触状態から離間されるように構
成するためのゴム製の環状突出部が、前記弁座側または
弁体側のいずれか一方に設けられている。

【００３5】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動車エ
ンジン冷媒循環回路制御用熱応動弁における冷却水回路
を制御する弁体は構成されているので、熱応動伸縮素子
の伸縮に弁本体が応動されることにより、弁座の通水孔
のみと、この通水孔と、弁座と弁本体との間隙とによっ
て、冷媒の流量が低量、高量に制御されるから、ハンチ
ングを生じることなく、予め設定された理想的な流量特
性が得られると共に、加工が容易でコストダウンでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示し、冷媒管路が閉じら
れた状態の一部の断面図である。

【図２】図１において、通水孔が開き、冷媒流量が低量
に制御された状態の一部の断面図である。

【図３】図１において、冷媒管路が全開された状態の一
部の断面図である。

【図４】自動車エンジン冷媒循環回路制御用熱応動弁を
示す平面図である。

【図５】同上熱応動弁を示す縦断面図である。

【図６】同上熱応動弁における従来の弁体の弁本体を示
す横断面図である。

【図７】同上弁体の切欠き以外の部位の一部拡大断面図
である。

【図８】同上弁体の切欠き部位の一部拡大断面図であ
る。

【図９】同上熱応動弁における弁体と冷媒流量との関係
を示す特性曲線図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態を示し、冷媒管路が
閉じられた状態の一部の断面図である。

【図１１】図１０において、通水孔が開き、冷媒流量が
低量に制御された状態の一部の断面図である。

【図１２】図１０において、冷媒管路が全開された状態
の一部の断面図である。

【図１３】他の実施の形態の自動車エンジン冷媒循環回
路制御用熱応動弁を示す平面図である。

【図１４】同上熱応動弁を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 冷媒回路 ４ フレーム ５ 環状弁座 ５ａ 筒状弁座 ５ｂ 水平弁座 ５ｃ 通水孔 ５ｄ ゴム層（内側の） ５ｅ ゴム層（外側の） ５ｆ 環状突出部 ７ 熱応動伸縮素子 ８ 弁体 ８ａ 弁本体 ８ｉ ゴム層 ８ｊ，８ｋ 環状突出部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱応動伸縮素子７の周りを流れる冷媒回
   路１の冷媒流により当該熱応動伸縮素子７が駆動するの
   に伴って、当該熱応動伸縮素子７の上部に同軸的に昇降
   可能に嵌合され、かつ弁閉塞用スプリングで押し上げ付
   勢されている弁体８が、前記冷媒回路１に設けられてい
   るプランジャ支持用フレーム４の環状弁座５に対し昇降
   して接触、離間することで、前記冷媒回路１の流出口を
   制御する熱応動弁において、 前記弁座５を、通水孔５ｃを有する水平弁座５ｂと、水
   平弁座５ｂの内端から直角に立上がる筒状弁座５ａとか
   ら構成し、前記弁体８を、環状で金属製の弁本体８ａ
   と、この弁本体８ａの周縁から直角に立下がる垂直部８
   ｆと、この垂直部８ｆの下端から直角水平に曲成した貫
   通孔８ｌを有する水平部８ｇと、この貫通孔８ｌを通っ
   て前記垂直部８ｆと水平部８ｇの表裏面に加硫成形され
   たゴム層８ｉとから構成し、さらにゴム層８ｉには、弁
   体８の昇降に伴って水平弁座５ｂの下面に接・離して前
   記通水孔５ｃを開閉する第１の環状突出部８ｋおよび、
   前記筒状弁座５ａの内周面とスライド自在でかつ水密的
   に接触しており、さらに弁体８の下降時、前記第１の環
   状突出部８ｋが水平弁座５ｂの下面から離間して通水孔
   ５ｃを開成した後に、所定時間経過してから前記筒状弁
   座５ａの下端と離間して通水用間隙を開成する第２の環
   状突出部８ｊを設けてなる自動車エンジン冷媒循環回路
   制御用熱応動弁。
2. 【請求項２】 熱応動伸縮素子７の周りを流れる冷媒回
   路１の冷媒流により当該熱応動伸縮素子７が駆動するの
   に伴って、当該熱応動伸縮素子７の上部に同軸的に昇降
   可能に嵌合され、かつ弁閉塞用スプリングで押し上げ付
   勢されている弁体８が、前記冷媒回路１に設けられてい
   るプランジャ支持用フレーム４の環状弁座５に対し昇降
   して接触、離間することで、前記冷媒回路１の流出口を
   制御する熱応動弁において、 前記弁座５を、通水孔５ｃを有する金属製の水平弁座５
   ｂと、水平弁座５ｂの内端から直角に立上がる筒状弁座
   ５ａと、前記水平弁座５ｂと筒状弁座５ａの表裏面に前
   記両座に開設の貫通孔を通って加硫成形され、かつ前記
   通水孔５ｃに連通する通水孔をそれぞれ有する表裏ゴム
   層５ｄ，５ｅとから構成し、さらに、裏側ゴム層５ｄの
   内面に環状突出部５ｆを設け、前記弁体８は環状で金属
   製の弁本体８ａと、前記環状突出部５ｆが外周面にスラ
   イド自在でかつ水密的に接触しており、弁体８の下降時
   この外周面の上端から離間して、当該外周面と前記裏側
   ゴム層５ｄとの間に通水用間隙を開成する環状の垂直部
   ８ｆと、この垂直部８ｆの下端から直角に曲成し、弁体
   ８の上昇時その上面が裏側ゴム層５ｄの水平部に密着し
   て通水孔５ｃを閉塞し、弁体８の下降時、前記環状突出
   部５ｆが前記垂直部８ｆの上端から離間する前に、裏側
   ゴム層５ｄの水平部下面から離間して通水孔５ｃを開成
   する水平部８ｇとからなる自動車エンジン冷媒循環回路
   制御用熱応動弁。