JP3928936B2 - サーモスタット装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に使用される内燃機関（以下、エンジンという）を冷却する冷却水を、熱交換器（以下、ラジエータという）との間で循環させるエンジンの冷却システムにおいて、冷却水温度を可変制御するために用いられるサーモスタット装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンにおいて、これを冷却するためには、一般にはラジエータを用いた水冷式の冷却システムが使用されている。そして、従来からこの種の冷却システムにおいては、エンジンに導入する冷却水の温度を制御できるように、ラジエータ側に循環させる冷却水量を調節する熱膨張体を用いたサーモスタット、あるいは電気制御によるバルブユニットが使用されている。
【０００３】
すなわち、上記の熱膨張体を用いたサーモスタットあるいは電気制御によるバルブユニット等による制御バルブを、冷却水通路の一部、たとえばエンジンの入口側または出口側に介装し、冷却水温度が低い場合に、該制御バルブを閉じて、冷却水をラジエータを経由せずバイパス通路を介して循環させ、また冷却水温度が高くなった場合は、制御バルブを開いて冷却水がラジエータを通して循環させると、冷却水の温度を所要の状態に制御することができるものである。
【０００４】
ところで、上述したようなサーモスタット等を用いているエンジンの冷却システムにおいて、近年の冷却制御では、エンジンを早く暖めることで排気をクリーンにする速暖化や、省燃費（燃費を良くする）のために、冷却水温度を高温状態に維持することで各部のフリクションを低減したり等、冷却水の流量を減らす傾向にある。そして、通常のエンジン作動状態では、サーモスタット全開時の最大流量に対して、サーモスタットが僅かしか開弁していない状態での小流量による冷却水制御しか行っていないのが現状である。
【０００５】
他方、高速運転、登坂走行等のような高負荷時などには、冷却水温度を下げる必要があり、そのような場合に備えて通常使用される冷却水流量より多い流量（サーモスタット全開での最大流量）を流す必要がある。したがって、従来一般的なサーモスタットは、そのような場合を想定して大きな流量を制御できるように設計されていた。
【０００６】
また、電気制御バルブユニットによる制御においては、そのエンジン負荷等に応じてバルブ開閉温度を任意に可変することによって、エンジン冷却水温度を最適化できるよう設計されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のエンジンの冷却システムにおいては、エンジンの冷却性能を確保するために、大流量の冷却水を制御する必要があって、サーモスタットバルブの開口部を大口径とする必要があるが、このように大口径とすると、特に前述したような小流量での制御が困難になるという問題を生じている。
【０００８】
さらに、このような構造とすると、開弁直後に一気に冷却水が流れるために、温度変化が大きくなり、温度ハンチングが発生しやすい。また、大流量による高水圧にうち勝つために、弁体を付勢するリターンスプリング等の構成部品も大きくなり、結果としてサーモスタット自体が大きくなってしまうという不具合があった。さらに、サーモスタットが大きくなることによって、サーモスタットが冷却水の流れに抵抗となって、通水抵抗が増してしまうという問題もあった。
【０００９】
さらにまた、電気制御バルブユニットにおいては、構造が複雑化することにより、装置全体が大型化し、コスト的にも高価となるという問題もあった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの冷却システムにおいて、冷却水の温度によって冷却水を小流量から大流量に至るまで適切かつ確実に制御可能であり、温度ハンチング等の不具合を招くおそれもなく、また全体の構造が簡略化され、しかも全体をコンパクトに構成できるとともに、コスト的にも安価であるサーモスタット装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係るサーモスタット装置は、エンジンの冷却水回路の途中に設けられ、該冷却水回路を構成する冷却水通路内での冷却水の流れを、該冷却水通路を構成する冷却水流入側の入口側通路と冷却水流出側の出口側通路とを選択的に連通可能に開閉することにより大流量を制御するダイヤフラム式差圧弁と、前記ダイヤフラム式差圧弁の背面側に前記冷却水通路から独立した内室として形成されるとともに、前記冷却水通路の入口側通路側の冷却水がオリフィス通路を介して 常に流入されるように構成され、その内部圧力と前記冷却水通路側の圧力との圧力差に応じて前記ダイヤフラム式差圧弁の弁体を作動させるための圧力室と、前記ダイヤフラム式差圧弁を構成する弁体の一部に一体的に付設され、冷却水温度を感知することで開閉して前記圧力室と前記冷却水通路の出口側通路とを選択的に連通させることにより小流量を制御する温度感知式自動弁とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明（請求項２記載の発明）に係るサーモスタット装置は、上述した請求項１記載のサーモスタット装置において、前記冷却水通路の入口側通路の冷却水を前記圧力室に対して流入させるオリフィス通路の通路径を変更自在に制御するアクチュエータを備え、このアクチュエータは、電磁ソレノイドからなり、この電磁ソレノイドを、エンジン負荷情報や外気温度などのパラメータ情報に基づいて作動させることにより、高速連続走行、登坂走行、外気温度が高い場合などのように、エンジンの高負荷が続くような場合には、オリフィス通路径を小さくして、圧力室へ流入する冷却水量を少なくすることで、圧力室内の冷却水の水圧が小さくなるように制御し、これとは逆に、エンジン始動直後、低負荷走行時などには、オリフィス通路径を大きくして、圧力室内に導入する冷却水量を多くすることで、圧力室内の冷却水の水圧が大きくなるように制御することにより、温度感知式自動弁による冷却水の小流量制御と、ダイヤフラム式差圧弁による冷却水の大流量制御とを切り換えタイミングを変更可能に構成したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明（請求項３記載の発明）に係るサーモスタット装置は、請求項１または請求項２記載のサーモスタット装置において、前記ダイヤフラム式差圧弁の弁体の一部で前記圧力室と前記冷却水流出側の出口側通路との間に、前記圧力室に冷却水が滞留せず、かつエンジン冷却性能に影響しない程度の小径孔による冷却水逃がし通路を設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明（請求項１〜請求項３記載の発明）によれば、ダイヤフラム式差圧弁とこれに一体的に付設した温度感知式自動弁からなる一つのサーモスタット装置で流量の大小異なる複数の弁機能を有しているため、通常のエンジン運転条件の場合、すなわち小流量での冷却水の制御が可能な場合には、ダイヤフラム式差圧弁（以下、ダイヤフラム弁という）に一体的に付設した温度感知式自動弁によって微少流量を制御し、大流量での制御が必要になった場合には、上述したダイヤフラム弁を開弁することによって大流量を確保することが可能となる。これによって、一つのサーモスタット装置によって、通水抵抗を増やすことなく小流量から大流量までの冷却水の制御が可能となる。
【００１５】
さらに、小流量制御弁としての温度感知式自動弁は小型化が可能となり、構造を簡略化、規格部品の統一化をすることが可能であり、しかも耐久性の向上、コストダウンが可能となる。また、小流量制御弁としての温度感知式自動弁の小型化によって、ワックス式エレメントの構造を簡略化すること、さらには簡略化したバイメタル式や形状記憶合金などによる弁体への置換が可能となる。さらに、小流量制御弁と大流量制御弁とがそれぞれ独立しているから、開弁直後には小流量制御弁が開弁して小流量の冷却水が流れることになり、一気に大流量の冷却水が流れることによって従来発生していた温度ハンチングを防止することができる。
【００１６】
また、本発明（請求項２記載の発明）によれば、オリフィス通路に設けた開口径をアクチュエータとして設けた電磁ソレノイドにより変更、設定させることで、温度感知式自動弁による冷却水の小流量での制御から、差圧弁による冷却水の大流量での制御への切り替え時期（温度）を変更することが可能になる。そうすることによって、サーモスタット装置の規格化、統一化することが可能となり、一つのサーモスタット装置で多機種への展開が可能となる。これは、切り替えタイミングは、前記オリフィス通路での適宜のアクチュエータによるオリフィス径の設定で変更できるためである。
【００１７】
さらに、エンジン負荷情報や外気温度などのパラメータ情報に基づき、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）からの信号をソレノイドに出力することによって、運転状況に応じて前記通路径を適宜所要の状態で変化させることができるから、エンジン負荷情報や外気温度等に応じて、サーモスタット装置の小流量から大流量、すなわち温度感知式自動弁による冷却水の小流量制御から、ダイヤフラム弁（ダイヤフラム式差圧弁）による大流量での冷却水制御の切り替え温度を任意に変更することが可能になる。
【００１８】
さらに、本発明（請求項３記載の発明）によれば、圧力室に冷却水が滞留せず、かつエンジン冷却性能に影響しない程度の冷却水逃がし通路（リーク通路）を、ダイヤフラム弁の弁体の一部で圧力室と冷却水流出側の出口側通路との間に設けることにより、サーモスタット装置の閉弁時においても、冷却水の流れが発生するため、温度感知式自動弁の熱応答性、すなわちサーモスタット装置の応答性が良好となる。しかも、リーク通路は、微量の冷却水を流すだけでよいから、エンジン冷却性能には影響せずに、サーモスタット装置の応答性が良好となるという利点がある。これは、このようなリーク通路を設けない場合に対し、閉弁時にも冷却水の流れを生じさせることにより、リーク通路が無い場合に対して圧力室内に設けられた温度感知式自動弁の熱応答性が良好になるからである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は本発明に係るサーモスタット装置の一つの実施の形態を示すものである。これらの図において、まず、サーモスタット装置を含む自動車用エンジンの冷却水温度制御系の全体の概要を、図４を用いて以下に説明する。
【００２０】
図４において、１はシリンダブロックおよびシリンダヘッドにより構成された内燃機関としての自動車用エンジンであり、このエンジン１のシリンダブロックおよびシリンダヘッド内には、矢印ａで示した冷却水通路が形成されている。
２は熱交換器、すなわちラジエータであり、このラジエータ２には周知の通り冷却水通路２ｃが形成されており、ラジエータ２の冷却水入口部２ａおよび冷却水出口部２ｂは、前記エンジン１との間で冷却水を循環させる冷却水回路３により接続されている。
【００２１】
この冷却水回路３は、エンジン１に設けられた冷却水の出口部１ｃからラジエータ２に設けられた冷却水の入口部２ａまで連通する流出側冷却水路３ａと、ラジエータ２に設けられた冷却水の出口部２ｂからエンジン１に設けられた冷却水の入口部１ｂまで連通する流入側冷却水路３ｂと、これら冷却水路３ａ，３ｂの途中の部位を接続するバイパス通路３ｃとから構成されている。
これらのエンジン１、ラジエータ２、冷却水路３によって冷却水循環路が形成されている。
【００２２】
この実施の形態では、冷却水路３内での冷却水の流れと流量を、冷却水路３内を流れる冷却水温度に応じて制御するためのサーモスタット装置１０を、図１、図２および図４から明らかなように、前記エンジン１の出口側の冷却水路３ａの途中であって、ラジエータ２側と前記バイパス水路３ｃとに分配制御する部分に、以下に詳述する構造をもって設けている。そして、このようなサーモスタット装置１０により、冷却水温度が低いときは、冷却水をバイパス通路３ｃを介して循環させ、冷却水温度が高くなったときは、冷却水をバイパス通路３ｃではなく、冷却水路３ａを介してラジエータ２に送り、該ラジエータ２を介してエンジン１側に循環させるように冷却水の流れと流量とを制御する。
【００２３】
なお、図４において図示は省略したが、エンジン１の入口部１ｂ部分には、エンジン１の図示しないクランクシャフトの回転により回転軸が回転されて冷却水を冷却水路３内で強制的に循環させるためのウォータポンプが配置されている。また、符号５はラジエータ２に強制的に冷却風を取り入れるための冷却ファンユニットであり、ファンとこれを回転駆動する電動モータとで構成されている。
【００２４】
本発明によれば、上述したサーモスタット装置１０を、図１および図２に示すように、エンジン１からの冷却水路３ａの途中に設けられ、該冷却水路３ａを構成する冷却水通路１１内での冷却水の流れを、該冷却水通路１１を構成する冷却水流入側の入口側通路１１ａと冷却水流出側の出口側通路１１ｂとを選択的に連通可能に開閉することにより大流量を制御するダイヤフラム式差圧弁としてのダイヤフラム弁１３と、このダイヤフラム弁１３の背面側に前記冷却水通路１１から独立した内室として形成されるとともに、前記冷却水通路１１の入口側通路１１ａ側の冷却水がオリフィス通路１５を介して常に流入されるように構成され、その内部圧力と前記冷却水通路１１側の圧力との圧力差に応じて前記ダイヤフラム弁１３の弁体１３ａを作動させるための圧力室１２と、前記ダイヤフラム弁１３の弁体１３ａの一部に一体的に付設され、冷却水温度を感知することで開閉して前記圧力室１２と出口通路１１ｂとを選択的に連通させることにより小流量を制御する温度感知式自動弁１４とを備えた構成としている。
そして、前記圧力室１２に、前記冷却水路３ａにおけるエンジン出口部１ｃ側の冷却水をオリフィス通路１５を介して常時流入させることにより、前記ダイヤフラム弁１３を所要の状態で開閉動作させるとともに、前記温度感知式自動弁１４をエンジン出口部１ｃ側の冷却水温度に応じて動作させることができるのである。
【００２５】
これを詳述すると、図１、図２において、符号１０ａ，１０ｂは装置ハウジングで、この装置ハウジング１０ａ，１０ｂには、エンジン１の出口部１ｃに接続される冷却水入口部２１と、ラジエータ２に接続される冷却水出口部２２が設けられている。さらに、前記バイパス水路３ｃに接続されるバイパス接続部２３が設けられている。
【００２６】
そして、前記エンジン出口部１ｃ側の冷却水入口部２１からラジエータ２側の冷却水出口部２２に至る冷却水通路１１の途中に、差圧弁であるダイヤフラム弁１３が該冷却水通路１１（１１ａ，１１ｂ）を開閉可能に設けられるとともに、このダイヤフラム弁１３の弁体１３ａの背面側に前記圧力室１２が配設されている。なお、１３ｂは弁体１３ａを常時閉塞方向に付勢するバルブリターンスプリング、１３ｃは弁体１３ａが着座されるバルブシート部である。
【００２７】
前記エンジン出口部１ｃ側の冷却水入口部２１は、通路部２３ａにより前記バイパス通路３ｃ側に至るバイパス接続部２３に接続されるとともに、この冷却水入口部２１側の冷却水は、ハウジング１０ｂの一部に、前記冷却水通路１１の入口側通路１１ａとは別に、第２の入口側通路として設けたオリフィス通路１５を介して前記ダイヤフラム式差圧弁（ダイヤフラム弁１３）の差圧側である圧力室１２に対して常に流入させるように構成されている。さらに、このオリフィス通路１５には、該オリフィス通路１５の通路径を変更自在に制御するアクチュエータとして、図示したような電磁ソレノイド１６が付設され、その可動ロッドを介して通路径ｂが変更されるように構成されている。
【００２８】
前記温度感知式自動弁１４は、従来からよく知られているように、ワックスエレメント等を備え、冷却水温度を感知することにより、ワックスの膨張、収縮を利用して弁体を開閉させ、冷却水を流通させるような構造をもつもの、又はバイメタルを利用し、バイメタルの変形を利用して弁体を開閉する構造をもつものを適宜用いるとよい。なお、図中１７は湾曲形成された該自動弁１４のリターンスプリングであり、その付勢力により常時は閉弁状態を維持するとともに、冷却水温度が高温になると、前記温度感知式自動弁１４はリターンスプリング１７の付勢力に抗して開弁して、所定流量の冷却水を圧力室１２から出口側通路１１ｂに流すように機能する。
【００２９】
また、前記ダイヤフラム式差圧弁（ダイヤフラム弁１３）の差圧側である圧力室１２には、その内部に冷却水が滞留せず、かつエンジン冷却性能に影響しない程度の冷却水逃がし通路１８ａまたは１８ｂが設けられている。ここで、１８ａは前記ダイヤフラム弁１３の弁体１３ａに穿設されることにより前記圧力室１２と前記冷却水流出側の出口側通路１１ｂとの間を連通する小径孔による逃がし通路、１８ｂはハウジング１０ｂに設けられたとえばウォータポンプ等に接続される通路で、少なくともいずれか一方（たとえばダイヤフラム弁１３の弁体１３ａに設けた逃がし通路）を設ければよい。
【００３０】
以上の構成によるサーモスタット装置１０は、以下のように作動される。
【００３１】
１．低温時（エンジン始動直後、暖機時）であって、温度感知式自動弁１４が開弁前であるとき：
エンジン１の始動と同時に、ダイヤフラム弁１３は、ラジエータ２側からの図示しないウォータポンプの吸引圧によってウォータポンプ側に引っ張られた状態となって出口側通路１１ｂを閉弁し、さらに、エンジン１側からの吐出圧力もオリフィス通路１５を介して圧力室１２に加わるため、冷却水は殆ど流れずエンジン１の発生する熱によって冷却水温度は早期に上昇する。
【００３２】
このとき、エンジン１の出口部側からの複数の通路のうち直接ダイヤフラム弁１３に繋がる入口側通路１１ａでの水圧Ｐ２と、他方の入口側通路である電磁ソレノイド１６を設けたオリフィス通路１５から導かれる圧力室１２内の水圧Ｐ１とは同圧となっている。
【００３３】
２．高温時（暖機終了、低負荷走行など）であって、温度感知式自動弁１４が開弁（小流量時）したとき：
エンジン１側の冷却水の温度が上昇すると、ダイヤフラム弁１３に付設した温度感知式自動弁１４は、オリフィス通路１５を介して圧力室１２内に流入している冷却水温度の上昇を感知して、図１中想像線で示すように開弁し、圧力室１２からの開口部（小流量通路）をラジエータ２に通じる出口側通路１１ｂに開口させて、冷却水をラジエータ２側に流す。これにより、冷却水はエンジン１、ラジエータ２間を循環することになる。
【００３４】
ここで、温度感知式自動弁１４によって開口される開口部の流量が、前記オリフィス通路１５から圧力室１２への流量よりも小さい場合は、温度感知式自動弁１４からのみ冷却水は、圧力室１２から流出する。
【００３５】
３．高温時（高負荷走行時など）であって、温度感知式自動弁１４が開弁し、ダイヤフラム弁１３も開弁（大流量時）したとき：
エンジン１側の冷却水の温度がさらに上昇すると、ダイヤフラム弁１３に付設された温度感知式自動弁１４は、さらに開口が広がり、オリフィス通路１５から圧力室１２に流入する流量よりも、温度感知式自動弁１４によって開口される開口部の流量が大きくなる。また、入口側通路１１ａ側での冷却水の水圧Ｐ２も、圧力室１２内の水圧Ｐ１よりも大きくなるため、ダイヤフラム弁１３は、バルブシート部１３ｃから離間し、圧力室１２側に引っ張られるため、冷却水は、冷却水通路１１を構成する入口側通路１１ａから出口側通路１１ｂへと流れ、大流量の冷却水がラジエータ２側に流出することになる。このような状態となると、冷却水はラジエータ２によってさらに冷却され、エンジン１内部への冷却水の温度が低くなって、エンジン冷却機能を最大にすることができる。
【００３６】
このような構成によれば、ダイヤフラム式差圧弁であるダイヤフラム弁１３とこれに付設した温度感知式自動弁１４からなる一つのサーモスタット装置１０が、流量の大小異なる複数の弁機能を有しているため、通常のエンジン運転条件の場合、すなわち小流量での冷却水の制御が可能な場合には、ダイヤフラム弁１３に付設した温度感知式自動弁１４によって微少流量を制御するとともに、大流量での制御が必要になった場合には、上述したダイヤフラム弁１３を開弁することによって大流量を確保することが可能となる。これによって、一つのサーモスタット装置１０によって、冷却水回路内での通水抵抗を増やすことなく小流量から大流量までの冷却水の制御が可能となる。
このようなサーモスタット装置１０による小流量、大流量の制御を、冷却水の温度との関係において、図３中に実線で示している。
【００３７】
ここで、前述したオリフィス通路１５での通路径（開口径）の変更についての作用を説明する。
すなわち、オリフィス通路１５に電磁ソレノイド１６を設け、任意に開口径を変化させることにより、圧力室１２に加わる冷却水圧力Ｐ１が変化し、入口側通路１１ａ側での水圧Ｐ２との関係やオリフィス通路１５での流量が変化するため、小流量から大流量への切り替えタイミングを変更することが可能となるのである。
【００３８】
これにより、エンジン負荷情報や外気温度などのパラメータ情報に基づき、サーモスタット装置１０の開弁温度、すなわち温度感知式自動弁１４による冷却水の小流量制御から、ダイヤフラム弁１３等の差圧弁による大流量での冷却水の大流量制御までの時期や温度を適宜変更することが可能になる。
この状態を図３を用いて説明すると、オリフィス通路１５の通路径によって、差圧弁特性が、図中矢印で示すように左右に変化することになる。
【００３９】
したがって、高速連続走行、登坂走行、外気温度が高い場合などのように、エンジン１の高負荷が続くような場合には、オリフィス通路径を小さくし、圧力室１２へ流入する冷却水量を少なくすることで、圧力室１２内の冷却水の水圧Ｐ１が小さくなる。これに対して、ダイヤフラム弁１３を開弁方向に作用させるＰ２の圧力が強くなるため、弁体１３ａが迅速に開弁することになり、結果として大流量への切り替えタイミングが速くなるので、冷却水温度を低めに設定することが可能となるのである。
また、これとは逆に、エンジン始動直後、低負荷走行時などには、オリフィス通路径を大きくし、圧力室１２内に導入する冷却水量を多くすることで、圧力室１２内の冷却水の水圧Ｐ１は大きくなる。これに対して、ダイヤフラム弁１３を開弁方向に作用させる水圧Ｐ２の圧力は弱くなるから、弁体１３ａはゆっくりと開弁することになり、結果として大流量に切り替わるタイミングは遅くなるため、冷却水温度を高めに設定することが可能となるのである。
【００４０】
さらに、上述した構成によるサーモスタット装置１０によれば、小流量制御弁としての温度感知式自動弁１４は小型化が可能となり、構造を簡略化し、また部品の共通化、規格部品の統一化を図ることが可能であり、しかも耐久性の向上、コストダウンも可能となる。また、小流量制御弁としての温度感知式自動弁１４の小型化によって、ワックス式エレメントの構造を簡略化すること、さらには簡略化したバイメタル式や形状記憶合金などによる弁体への置換が可能となる。
【００４１】
さらに、小流量制御弁と大流量制御弁とが温度感知式自動弁１４、ダイヤフラム弁１３というようにそれぞれ独立しているから、開弁直後には小流量制御弁が開弁して小流量の冷却水が流れることになり、一気に大流量の冷却水が流れることによって従来発生していた温度ハンチングを防止することができる。
【００４２】
また、第２の入口側通路として設けたオリフィス通路１５の通路径をアクチュエータにより変更、設定させることにより、温度感知式自動弁１４による冷却水の小流量での制御から、ダイヤフラム式差圧弁（ダイヤフラム弁１３）による冷却水の大流量での制御への切り替え時期（温度）を変更することが可能になる。
そうすることによって、サーモスタット装置１０の規格化、統一化することが可能となり、一つのサーモスタット装置１０で多機種への展開が可能となる。これは、切り替えタイミングが、前記オリフィス通路１５でのアクチュエータによるオリフィス通路径の設定で任意に変更できるためである。
【００４３】
さらに、上述したサーモスタット装置１０によれば、エンジン負荷情報や外気温度などのパラメータ情報に基づき、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）からの信号を電磁ソレノイド１６に出力することによって、運転状況に応じて前記オリフィス通路径を適宜所要の状態で変化させることができるから、エンジン負荷情報や外気温度等に応じて、サーモスタット装置１０での開弁温度での小流量から大流量、すなわち温度感知式自動弁１４による冷却水の小流量制御から、ダイヤフラム弁１３等の差圧弁による大流量での冷却水制御の時期（温度）を任意に変更変更することが可能になる。
【００４４】
さらに、上述したサーモスタット装置１０によれば、圧力室１２に、冷却水が滞留せず、かつエンジン冷却性能に影響しない程度の冷却水逃がし通路（リーク通路）１８ａまたは１８ｂを設けることにより、サーモスタット装置１０の閉弁時においても、冷却水の流れが発生するため、温度感知式自動弁１４の熱応答性、すなわちサーモスタット装置１０の応答性が良好とすることができる。しかも、逃がし通路１８ａまたは１８ｂは、微量の冷却水を流すだけでよいから、エンジン冷却性能には影響せずに、サーモスタット装置１０の応答性が良好となるという利点がある。これは、このような逃がし通路を設けない場合に対し、閉弁時にも冷却水の流れを生じさせることにより、逃がし通路が無い場合に対して圧力室１２内に設けられた温度感知式自動弁１４の熱応答性が良好になるからである。
【００４５】
なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、サーモスタット装置１０各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえば上述した実施の形態では、サーモスタット装置１０を、エンジン１の出口側に設けた場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。エンジン１の入口側にこのサーモスタット装置１０を設ける場合には、冷却水入口部２１にラジエータ２の出口部２２を接続するとともに、冷却水出口部２２にエンジン１の入口部に設けたウォータポンプ側に接続するとよい。このときには、バイパス接続部２３はなくなる。
【００４６】
また、前述した実施の形態では、ダイヤフラム式差圧弁としてダイヤフラム弁１３を、温度感知式自動弁１４としてワックス式エレメントを備えた自動弁である場合を説明したが、これに限らず、同等の動作が可能である弁であれば、適宜採用することは自由である。さらに、圧力室１２にダイヤフラム弁１３の作動圧力を導くための第２の入口側通路としてのオリフィス通路１５の通路径を可変するためのアクチュエータとしても、電磁ソレノイド１６に限られるものではない。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るサーモスタット装置によれば、ダイヤフラム式差圧弁とこれに付設した温度感知式自動弁からなる一つのサーモスタット装置で流量の大小異なる複数の弁機能を有しているため、通常のエンジン運転条件の場合、すなわち負荷が比較的小さいとき等のように、小流量での冷却水の制御が可能な場合には、ダイヤフラム式差圧弁（ダイヤフラム弁）に一体的に付設した温度感知式自動弁によって微少流量を制御し、大流量での制御が必要になった場合には、上述したダイヤフラム式差圧弁を開弁することによって大流量を確保することが可能となる。これによって、一つのサーモスタット装置によって、通水抵抗を増やすことなく小流量から大流量までの冷却水の制御が可能となる。
【００４８】
さらに、小流量制御弁としての温度感知式自動弁は小型化が可能となり、構造を簡略化し、規格部品の統一化をすることが可能であり、しかも耐久性の向上、コストダウンが可能となる。また、小流量制御弁としての温度感知式自動弁の小型化によって、ワックス式エレメントの構造を簡略化すること、さらには簡略化したバイメタル式や形状記憶合金などによる弁体への置換が可能となる。
【００４９】
さらに、本発明によれば、ダイヤフラム式差圧弁による大流量制御弁とこれに一体的に付設した温度感知式自動弁による小流量制御弁とがそれぞれ独立しているから、開弁直後には小流量制御弁が開弁して小流量の冷却水が流れることになり、一気に大流量の冷却水が流れることによって従来発生していた温度ハンチングを防止することができる。
【００５０】
また、本発明によれば、第２の入口側通路であるオリフィス通路に設けた開口径をアクチュエータである電磁ソレノイドにより変更、設定させることで、温度感知式自動弁による冷却水の小流量での制御から、差圧弁による冷却水の大流量での制御への切り替えタイミング（たとえば時期や温度等による）を変更することが可能になる。そうすることによって、サーモスタット装置の規格化、統一化することが可能となり、一つのサーモスタット装置で多機種への展開が可能となる。
【００５１】
さらに、本発明によれば、エンジン負荷情報や外気温度などのパラメータ情報に基づき、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）からの信号をソレノイドに出力することによって、運転状況に応じて前記通路径を適宜所要の状態で変化させることができるから、サーモスタット装置の小流量から大流量、すなわち温度感知式自動弁による冷却水の小流量制御から、ダイヤフラム式差圧弁による大流量での冷却水制御の切り替え温度を任意に変更することが可能になるので、エンジン負荷情報や外気温度等に応じて、冷却水温度を任意に制御することが可能となる。
【００５２】
また、本発明によれば、上述した構成によるサーモスタット装置において、圧力室に冷却水が滞留せず、かつエンジン冷却性能に影響しない程度の冷却水逃がし通路を、ダイヤフラム式差圧弁の弁体の一部で前記圧力室と前記冷却水流出側の出口側通路との間に設けることにより、サーモスタット装置の閉弁時においても、冷却水の流れが発生するため、温度感知式自動弁の熱応答性、すなわちサーモスタット装置の応答性が良好となる。しかも、リーク通路は、微量の冷却水を流すだけでよいから、エンジン冷却性能には影響せずに、サーモスタット装置の応答性が良好となるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るサーモスタット装置の一つの実施の形態を示し、冷却水温度が低温状態にあるときの要部構造の概略断面図である。
【図２】 図１の状態から冷却水温度が高温状態に変化したときの概略断面図である。
【図３】 本発明に係るサーモスタット装置による冷却水の流量制御状態を説明するためのグラフである。
【図４】 本発明に係るサーモスタット装置を適用して好適なエンジンの冷却水回路の概要を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…ラジエータ、３…冷却水路、１０…サーモスタット装置、１１…冷却水通路、１１ａ…入口側通路、１１ｂ…出口側通路、１２…圧力室、１３…ダイヤフラム弁（ダイヤフラム式差圧弁）、１３ａ…弁体、１３ｂ…リターンスプリング、１３ｃ…バルブシート部、１４…温度感知式自動弁、１５…オリフィス通路（第２の入口側通路）、１６…電磁ソレノイド（アクチュエータ）、１７…リターンスプリング、１８ａ，１８ｂ…冷却水逃がし通路、２１…冷却水入口部、２２…冷却水出口部、２３…バイパス接続部。

Claims (3)

1. エンジンの冷却水回路の途中に設けられ、該冷却水回路を構成する冷却水通路内での冷却水の流れを、該冷却水通路を構成する冷却水流入側の入口側通路と冷却水流出側の出口側通路とを選択的に連通可能に開閉することにより大流量を制御するダイヤフラム式差圧弁と、
   前記ダイヤフラム式差圧弁の背面側に前記冷却水通路から独立した内室として形成されるとともに、前記冷却水通路の入口側通路側の冷却水がオリフィス通路を介して常に流入されるように構成され、その内部圧力と前記冷却水通路側の圧力との圧力差に応じて前記ダイヤフラム式差圧弁の弁体を作動させるための圧力室と、
   前記ダイヤフラム式差圧弁を構成する弁体の一部に一体的に付設され、冷却水温度を感知することで開閉して前記圧力室と前記冷却水通路の出口側通路とを選択的に連通させることにより小流量を制御する温度感知式自動弁とを備えていることを特徴とするサーモスタット装置。
2. 請求項１記載のサーモスタット装置において、
   前記冷却水通路の入口側通路の冷却水を前記圧力室に対して流入させるオリフィス通路の通路径を変更自在に制御するアクチュエータを備え、
   このアクチュエータは、電磁ソレノイドからなり、
   この電磁ソレノイドを、エンジン負荷情報や外気温度などのパラメータ情報に基づいて作動させることにより、
   高速連続走行、登坂走行、外気温度が高い場合などのように、エンジンの高負荷が続くような場合には、オリフィス通路径を小さくして、圧力室へ流入する冷却水量を少なくすることで、圧力室内の冷却水の水圧が小さくなるように制御し、
   これとは逆に、エンジン始動直後、低負荷走行時などには、オリフィス通路径を大きくして、圧力室内に導入する冷却水量を多くすることで、圧力室内の冷却水の水圧が大きくなるように制御することにより、
   温度感知式自動弁による冷却水の小流量制御と、ダイヤフラム式差圧弁による冷却水の大流量制御とを切り換えタイミングを変更可能に構成したことを特徴とするサーモスタット装置。
3. 請求項１または請求項２記載のサーモスタット装置において、
   前記ダイヤフラム式差圧弁の弁体の一部で前記圧力室と前記冷却水流出側の出口側通路との間に、前記圧力室に冷却水が滞留せず、かつエンジン冷却性能に影響しない程度の小径孔による冷却水逃がし通路を設けたことを特徴とするサーモスタット装置。

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