JP3745485B2 - サーモスタット弁装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーモスタット弁装置に係わり、特に、感温ケース内に収容されるワックスを強制加熱する機能を備えたサーモスタット弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車のエンジン冷却系では、冷却水の温度を所定の温度に保つため、ラジエータ側への冷却水の流れを制御するサーモスタット弁装置が配置されている。
しかしながら、従来の一般的なサーモスタット弁装置では、エンジンの安全性を考慮すると、開弁温度を、例えば、８０℃程度の比較的低温の一定値にしか設定できず、エンジンの燃焼効率の障害になっていた。
【０００３】
すなわち、開弁温度を、例えば、９０℃程度の比較的高温の値に設定することによりエンジンの燃焼効率を高めることが可能になるが、この場合には、エンジンの安全性が問題になる。
つまり、エンジン低負荷時に高水温化を図り燃焼効率を向上しても、急激に高負荷になった場合には、エンジン冷却水温上昇までの時間遅れ、および、ワックスの反応速度が遅くオーバーヒートを発生する虞がある。
【０００４】
従来、このような問題を解決したサーモスタット弁装置として、例えば、特開平６−２０７６８５号公報に開示されるものが知られている。
図２は、この公報に開示されるサーモスタット弁装置を示すもので、この装置では、ハウジング１内に、サーモスタット本体２が収容されている。
サーモスタット本体２は、ワックス３の収容される感温ケース４と、この感温ケース４内に収容されるワックス３の温度による体積変化により移動されるピストンロッド５とを有している。
【０００５】
感温ケース４は、ホルダ６を介して横ウエブ７に固定されており、ピストンロッド５には、主弁８およびバイパス弁９が固定されている。
そして、このサーモスタット弁装置では、感温ケース４内に電気ヒータ１０が配置されている。
このようなサーモスタット弁装置では、開弁温度が、例えば、通常のエンジン負荷時では、９０℃程度の比較的高温の値に設定されるが、エンジンの負荷が急激に増大しそうな場合には、電気ヒータ１０をオンすることにより、感温ケース４内に収容されるワックス３を強制加熱して、エンジン冷却水温上昇を待たずに開弁することが可能になり、エンジンの安全性を確保することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のサーモスタット弁装置では、感温ケース４内に電気ヒータ１０を直接収容しているため、冷却水流路１１に配置される感温ケース４内に電線１２を接続する必要があり、シール機構が非常に複雑になり、開弁温度制御に対する信頼性が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、開弁温度制御に対する信頼性を従来より大幅に向上することができるサーモスタット弁装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のサーモスタット弁装置は、ハウジングの開口部に、感温ケース内に収容されるワックスの温度による体積変化を利用してピストンロッドを移動するサーモスタット本体を配置するとともに、前記感温ケースを前記ピストンロッドより内方に配置して前記ハウジング側に固定し、前記サーモスタット本体の外側に、前記ピストンロッドの移動に連動して前記開口部を開閉する主弁を配置してなるサーモスタット弁装置において、前記ハウジングの冷却水流路を通ってヒートパイプを配置し、前記感温ケースに前記ヒートパイプの放熱端を熱的に接続するとともに、前記ヒートパイプの加熱端を前記ハウジングまたはハウジングの外側に配置される電気ヒータに熱的に接続してなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２のサーモスタット弁装置は、請求項１記載のサーモスタット弁装置において、前記ヒートパイプを囲繞して断熱部材を配置するとともに、この断熱部材により前記感温ケースを前記ハウジング側に固定してなることを特徴とする。請求項３のサーモスタット弁装置は、請求項１または２記載のサーモスタット弁装置において、前記感温ケースに凹部を形成し、この凹部に前記ヒートパイプの放熱端を嵌挿してなることを特徴とする。
【００１０】
請求項４のサーモスタット弁装置は、請求項１ないし３のいずれか１項記載のサーモスタット弁装置において、前記感温ケースを囲繞して主弁を配置するとともに、前記感温ケースの外周に、前記主弁の閉時に前記主弁の内周部が当接される環状突部を形成してなることを特徴とする。
請求項５のサーモスタット弁装置は、請求項１ないし４のいずれか１項記載のサーモスタット弁装置において、前記ピストンロッドにバイパス弁を固定してなることを特徴とする。
【００１１】
（作用）
請求項１のサーモスタット弁装置では、ハウジングまたはハウジングの外側に配置される電気ヒータを加熱すると、ヒートパイプの加熱端に熱が伝達され、この熱がヒートパイプを介してヒートパイプの放熱端に瞬時に伝達され、感温ケースを介して内部のワックスに伝達される。
【００１２】
請求項２のサーモスタット弁装置では、ヒートパイプを囲繞して断熱部材が配置され、また、この断熱部材により感温ケースがハウジング側に固定される。
請求項３のサーモスタット弁装置では、感温ケースに凹部が形成され、この凹部にヒートパイプの放熱端が嵌挿される。
請求項４のサーモスタット弁装置では、感温ケースを囲繞して主弁が配置され、感温ケースの外周に、主弁の閉時に主弁の内周部が当接される環状突部が形成される。
【００１３】
請求項５のサーモスタット弁装置では、ピストンロッドにバイパス弁が固定され、バイパス通路の開閉が行われる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明のサーモスタット弁装置の一実施形態を示しており、符号２１は、内燃機関用の冷却水をラジエータからエンジン側に導くための入口管路を構成するパイプ状のハウジングを示している。
このハウジング２１の開口部２１ａの中心軸上には、サーモスタット本体２３が配置されている。
【００１６】
このサーモスタット本体２３は、ワックス２５が収容される感温ケース２７と、ワックス２５の温度による体積変化により移動されるピストンロッド２９とを備えている。
感温ケース２７は、ピストンロッド２９より内方に配置されている。
感温ケース２７には、ピストンロッド２９を案内する案内部材３１がカシメ固定されている。
【００１７】
案内部材３１と感温ケース２７との間には、ダイヤフラム３３が配置されている。
案内部材３１のダイヤフラム３３とピストンロッド２９の間には、半流動体３５，ラバーピストン３７およびテフロンピストン３９が順次配置されている。
サーモスタット本体２３の外側には、ピストンロッド２９の移動に連動して開口部２１ａを開閉する主弁４１が配置されている。
【００１８】
この主弁４１は、円環状の本体部材４３の外周側にシールパッキン４５を有し、内周側にセンターパッキン４７を有している。
本体部材４３の内周側には、リテーナ４９の上端に形成されるフランジ部４９ａが連結されている。
リテーナ４９は、感温ケース２７および案内部材３１を囲繞して配置されており、下端をピストンロッド２９に固定されている。
【００１９】
このリテーナ４９には、貫通穴４９ｂが形成されている。
ハウジング２１の開口部２１ａ端には、円環状のフランジ５１が固定され、このフランジ５１に、主弁４１のシールパッキン４５が当接されている。
また、フランジ５１には、フレーム５３が固定されており、このフレーム５３と主弁４１の本体部材４３との間に、本体部材４３をフランジ５１側に押圧するコイルスプリング５５が配置されている。
【００２０】
ハウジング２１の開口端面には、円環状溝２１ｂが形成され、この円環状溝２１ｂ内にＯリング５７が収容されている。
また、この実施形態では、リテーナ４９の下方に、冷却水のバイパス通路５９を開閉するバイパス弁６１が配置されている。
このバイパス弁６１は、ピストンロッド２９に固定されるストッパー６３と、このストッパー６３の上面に内周を当接される弁体６５とを有している。
【００２１】
この弁体６５とリテーナ４９との間には、弁体６５をストッパー６３側に押圧するコイルスプリング６７が配置されている。
そして、この実施形態では、感温ケース２７にヒートパイプ６９の放熱端６９ａが熱的に接続され、ヒートパイプ６９の加熱端６９ｂがハウジング２１に配置される電気ヒータ７０に熱的に接続されている。
【００２２】
すなわち、感温ケース２７には、円筒状の凹部２７ａが形成され、この凹部２７ａには、ヒートパイプ６９の放熱端６９ａが伝熱グリスを介して嵌挿されている。
【００２３】
また、感温ケース２７の外周には、主弁４１の閉時に、主弁４１の内周部のセンターパッキン４７が当接される環状突部２７ｂが一体形成されている。
ヒートパイプ６９を囲繞して、例えば、６６ナイロン等の樹脂からなる断熱部材７１が配置されている。
この断熱部材７１の下端には支持部７１ａが一体形成され、この支持部７１ａに感温ケース２７の上部が嵌挿固定されている。
【００２４】
断熱部材７１の上端は、ハウジング２１の内面に形成される穴部２１ｃに嵌挿され固定されている。
ハウジング２１の感温ケース２７に対向する位置には、ボス部２１ｄが外側に突出して一体形成されている。
ボス部２１ｄには、貫通穴２１ｅが形成されており、パッキン７３およびブッシュ７５が収容されている。
【００２５】
ブッシュ７５は、銅，アルミニウム等の熱伝導の良好な金属からなり、貫通穴２１ｅに螺合されている。
このブッシュ７５には、凹部７５ａが形成され、凹部７５ａには、ヒートパイプ６９の加熱端６９ｂが伝熱グリスを介して嵌挿されている。
ブッシュ７５に当接して伝熱性の絶縁板７７が配置され、この外側に、例えば、ＰＴＣサーミスタヒータからなる電気ヒータ７０が配置されている。
【００２６】
この電気ヒータ７０には、電線７９が接続され、耐熱材８１によりモールドされている。
上述したサーモスタット弁装置では、通常のエンジン負荷状態では、エンジン側からの冷却水の温度が、例えば、９０℃以下である場合には、図１に示したように、主弁４１が閉じられ、バイパス通路５９が開とされ、冷却水は矢符Ａに示すようにバイパス通路５９を介してエンジン側に循環され、高水温制御による燃焼効率向上が図られる。
【００２７】
一方、エンジン側からの冷却水の温度が、例えば、９０℃を越えると、感温ケース２７内のワックス２５の体積膨張によりピストンロッド２９が下方に移動され、バイパス弁６１によりバイパス通路５９が閉じられ、同時に主弁４１が開とされ、矢符Ｂに示すように、ラジエータで冷却された冷却水がエンジン側に循環される。
【００２８】
しかし、急激にエンジン負荷が増大しそうな時は、エンジン冷却水の温度上昇を待って開弁していてはオーバーヒートとなるため、冷却水の温度が９０℃以下であっても制御装置により電気ヒータ７０への通電が行われる。
この通電により、電気ヒータ７０が加熱され、ヒートパイプ６９の加熱端６９ｂに熱が伝達され、この熱がヒートパイプ６９を介してヒートパイプ６９の放熱端６９ａに瞬時に伝達され、感温ケース２７を介して内部のワックス２５に伝達され、ワックス２５の体積膨張によりピストンロッド２９が下方に移動され、バイパス弁６１によりバイパス通路５９が閉じられ、同時に主弁４１が開とされ、冷却水は矢符Ｂに示すようにハウジング２１内に流入した後、ラジエータで冷却されエンジンに循環される。
【００２９】
従って、冷却水の温度が、例えば、８０℃程度の温度でも開弁することが可能になり、エンジンの安全性を確保することができる。
以上のように構成されたサーモスタット弁装置では、感温ケース２７にヒートパイプ６９の放熱端６９ａを熱的に接続し、ヒートパイプ６９の加熱端６９ｂをハウジング２１の外側に配置される電気ヒータ７０に熱的に接続したので、電気ヒータ７０を冷却水流路に配置される感温ケース２７内に配置する必要がなくなり、開弁温度制御に対する信頼性を従来より大幅に向上することができる。
【００３０】
また、ヒートパイプ６９を囲繞して断熱部材７１を配置したので、ヒートパイプ６９が冷却水の温度の影響を受けることがなくなり、電気ヒータ７０からの熱量を感温ケース２７内のワックス２５に確実に伝達することができる。
【００３１】
そして、この断熱部材７１により感温ケース２７をハウジング２１側に固定したので、感温ケース２７を別途支持する必要がなくなり構造を簡易にすることができる。
さらに、上述したサーモスタット弁装置では、感温ケース２７に凹部２７ａを形成し、この凹部２７ａにヒートパイプ６９の放熱端６９ａを嵌挿したので、ヒートパイプ６９の放熱端６９ａの伝熱面積を増大することができ、また、感温ケース２７内のワックス２５を均等に加熱することができる。
【００３２】
また、感温ケース２７を囲繞して主弁４１を配置し、感温ケース２７の外周に、主弁４１の閉時に主弁４１の内周部が当接される環状突部２７ｂを形成したので、主弁４１の閉時において、感温ケース２７と主弁４１の内周部との間の間隙から冷却水が漏洩することを容易，確実に防止することができる。
そして、上述したサーモスタット弁装置では、ピストンロッド２９にバイパス弁６１を固定したので、バイパス通路６９の開閉を行うことができる。
【００３３】
なお、上述した実施形態では、感温ケース２７を断熱部材７１によりハウジング２１側に支持した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、感温ケース２７を別部材によりハウジング２１側に支持しても良く、また、感温ケースをハウジングと一体にしても良い。
また、上述した実施形態では、ダイヤフラム式のサーモスタット弁装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、アキュムレータ式のサーモスタット弁装置にも適用することができる。
【００３４】
さらに、上述した実施形態では、ラジエータからの冷却水のエンジンへの入口流路にサーモスタット弁装置を配置した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、エンジンからのラジエータへの出口流路にサーモスタット弁装置を配置しても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１のサーモスタット弁装置では、感温ケースにヒートパイプの放熱端を熱的に接続し、ヒートパイプの加熱端をハウジングまたはハウジングの外側に配置される電気ヒータに熱的に接続したので、電気ヒータを冷却水流路に配置される感温ケース内に配置する必要がなくなり、開弁温度制御に対する信頼性を従来より大幅に向上することができる。
【００３６】
請求項２のサーモスタット弁装置では、ヒートパイプを囲繞して断熱部材を配置したので、ヒートパイプが冷却水の温度の影響を受けることがなくなり、電気ヒータからの熱量を感温ケース内のワックスに確実に伝達することができる。
また、この断熱部材により感温ケースをハウジング側に固定したので、感温ケースを別途支持する必要がなくなり構造を簡易にすることができる。
【００３７】
請求項３のサーモスタット弁装置では、感温ケースに凹部を形成し、この凹部にヒートパイプの放熱端を嵌挿したので、ヒートパイプの放熱端の伝熱面積を増大することができ、また、感温ケース内のワックスを均等に加熱することができる。
請求項４のサーモスタット弁装置では、感温ケースを囲繞して主弁を配置し、感温ケースの外周に、主弁の閉時に主弁の内周部が当接される環状突部を形成したので、主弁の閉時において、感温ケースと主弁の内周部との間の間隙から冷却水が漏洩することを容易，確実に防止することができる。
【００３８】
請求項５のサーモスタット弁装置では、ピストンロッドにバイパス弁を固定したので、バイパス通路の開閉を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサーモスタット弁装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】従来のサーモスタット弁装置を示す断面図である。
【符号の説明】
２１ ハウジング
２１ａ 開口部
２３ サーモスタット本体
２５ ワックス
２７ 感温ケース
２７ａ 凹部
２７ｂ 環状突部
２９ ピストンロッド
４１ 主弁
６１ バイパス弁
６９ ヒートパイプ
６９ａ 放熱端
６９ｂ 加熱端
７０ 電気ヒータ
７１ 断熱部材

Claims (5)

1. ハウジング（２１）の開口部（２１ａ）に、感温ケース（２７）内に収容されるワックス（２５）の温度による体積変化を利用してピストンロッド（２９）を移動するサーモスタット本体（２３）を配置するとともに、前記感温ケース（２７）を前記ピストンロッド（２９）より内方に配置して前記ハウジング（２１）側に固定し、前記サーモスタット本体（２３）の外側に、前記ピストンロッド（２９）の移動に連動して前記開口部（２１ａ）を開閉する主弁（４１）を配置してなるサーモスタット弁装置において、
   前記ハウジング（２１）の冷却水流路を通ってヒートパイプ（６９）を配置し、前記感温ケース（２７）に前記ヒートパイプ（６９）の放熱端（６９ａ）を熱的に接続するとともに、前記ヒートパイプ（６９）の加熱端（６９ｂ）を前記ハウジング（２１）またはハウジング（２１）の外側に配置される電気ヒータ（７０）に熱的に接続してなることを特徴とするサーモスタット弁装置。
2. 請求項１記載のサーモスタット弁装置において、
   前記ヒートパイプ（６９）を囲繞して断熱部材（７１）を配置するとともに、この断熱部材（７１）により前記感温ケース（２７）を前記ハウジング（２１）側に固定してなることを特徴とするサーモスタット弁装置。
3. 請求項１または２記載のサーモスタット弁装置において、
   前記感温ケース（２７）に凹部（２７ａ）を形成し、この凹部（２７ａ）に前記ヒートパイプ（６９）の放熱端（６９ａ）を嵌挿してなることを特徴とするサーモスタット弁装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載のサーモスタット弁装置において、
   前記感温ケース（２７）を囲繞して主弁（４１）を配置するとともに、前記感温ケース（２７）の外周に、前記主弁（４１）の閉時に前記主弁（４１）の内周部が当接される環状突部（２７ｂ）を形成してなることを特徴とするサーモスタット弁装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載のサーモスタット弁装置において、
   前記ピストンロッド（２９）にバイパス弁（６１）を固定してなることを特徴とするサーモスタット弁装置。

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