JPWO2018186444A1 - サーモスタット装置の開閉弁構造 - Google Patents

Abstract

金属板の表面にゴム層を被着したサーモスタット装置の開閉弁構造を採用した場合であっても、金属板からゴム層を剥離しにくくするために、サーモスタット装置（１）のサーモハウジング（１１）側に弁座部（１６）を設け、サーモスタット装置（１）の可動体であるサーモエレメント（２１）の側に弁体部（２４）を設け、金属板（１８）の表面にゴム層（１９）を被着した積層部品によって弁座部（１６）を形成し、ゴム層を被着していない金属部品（２８）によって弁体部（２４）を形成し、弁座部（１６）のゴム層（１９）に対して弁体部（２４）を接離可能に接触するようにした。

Description

本発明は、サーモスタット装置の開閉弁構造に関する。

自動車エンジンの冷却水の温度を制御するサーモスタット装置は、冷却水のオーバークールを解消してエンジンの熱効率を高め、有害廃棄物の発生を低減するために使用されている。

図４は、サーモスタット装置１の背景技術の一例を示している（特許文献１参照）。

図４に示すように、サーモスタット装置１は、筐体としてサーモハウジング１１を設けている。サーモハウジング１１の内部には、サーモスタット装置１の可動体としてサーモエレメント２１が相対変位可能に設けられている。

サーモハウジング１１は、カップ状のサーモケース１２と、このサーモケース１２に組み付けられたキャップ状のサーモカバー１３との組み合わせにより構成されている。サーモカバー１３には、サーモスタット装置１を車体等の躯体３１側に装着するためのフランジ部１４が設けられ、フランジ部１４の先端部（外周端部）にシール用ガスケット１５が取り付けられている。サーモカバー１３は、流体流路４１のラジエータ側４１Ａとサーモハウジング１１の内部空間１１ａとを連通する開口部１３ａを設けており、サーモケース１２は、サーモハウジング１１の内部空間１１ａと流体流路４１のエンジン側４１Ｂとを連通する開口部１２ａを設けている。符号４１Ｃは、流体流路４１のバイパス側である。

サーモエレメント２１は、中空のエレメントケース２２を備え、このエレメントケース２２の内部に、ワックス等の熱膨張収縮性流体（図示せず）を適量充填している。エレメントケース２２には、熱膨張収縮性流体の熱膨張・熱収縮に応じて、エレメントケース２２からサーモカバー１３へ向けて（図では上方へ向けて）伸縮作動する棒状のピストン２３が組み付けられている。

サーモカバー１３には、フランジ部１４の根元部に位置して、環状段差状を呈する弁座部１６が設けられている。サーモエレメント２１の外周側であってエレメントケース２２の外周には、弁体部２４が設けられている。サーモスタット装置１は、弁座部１６に対し弁体部２４を接離させることにより、サーモカバー１３に設けた開口部１３ａを開閉、つまり流体流路４１のラジエータ側４１Ａとサーモハウジング１１の内部空間１１ａとの連通を開閉する開閉弁構造を設けている。弁体部２４とサーモケース１２との間には、コイルばね２５が介装されている。

上記構成のサーモスタット装置１において、流体（冷却水）の温度変化に応じて熱膨張収縮性流体が熱膨張すると、ピストン２３がサーモカバー１３へ向けて伸長作動してサーモカバー１３を押圧する。サーモカバー１３はサーモハウジング１１の一部として躯体３１側に固定されているので、このときに生ずる反力によってサーモエレメント２１がコイルばね２５を圧縮しつつ、サーモカバー１３から離れる方向（図４中の下向き方向）に変位する。これに伴って弁座部１６から弁体部２４が離れるので、開閉弁構造が開弁し、開口部１３ａが開放されて流体が流通する。

開閉弁構造が開弁した状態のとき、流体の温度変化に応じて熱膨張収縮性流体が熱収縮すると、ピストン２３が縮退作動するので、サーモエレメント２１がコイルばね２５の弾性によってサーモカバー１３に近付く方向（図４中のでは上向き方向）に変位する。これに伴って弁座部１６に弁体部２４が接触（着座）するので、開閉弁構造が閉弁し、開口部１３ａが閉塞される。

特開２０１３−２４１９１８号公報

上記背景技術に係るサーモスタット装置１では、図５に拡大して示すように、開閉弁構造を構成する弁座部１６がサーモカバー１３によって形成され、サーモカバー１３は金属板によって形成されているので、弁座部１６も金属板によって形成されている。弁体部２４は、サーモエレメント２１（図４）の外周側であってエレメントケース２２（図４）の外周に嵌着された金属板よりなるシール保持部２６と、このシール保持部２６に保持されたゴム状弾性体製のシール部２７との組み合わせによって形成されている。したがって弁座部１６を形成する金属板に対し、弁体部２４を形成するゴム状弾性体が接離可能に接触する。

弁体部２４は、シール保持部２６を形成する金属板に透孔２６ａを形成し、この金属板にゴム状弾性体を一体成形して製作される。このため弁体部２４を製作するのにゴム成形用の金型が必要になるし、その製作には多くの手間と時間が掛かるという不都合がある。

この不都合を解消するためには、例えば図６の比較例に示すように、透孔を形成することなく金属板２６Ａの表面にゴム状弾性体よりなるゴム層２７Ａを被着（接着）することが考えられる。この場合には、金型を用いることなく弁体部２４を製作することが可能となる。

しかしながら弁体部２４は、サーモハウジング１１の内部で流体にさらされた状態で変位作動する可動体の一部であることから、金属板２６Ａとゴム層２７Ａとの接合部に流体圧力が影響を及ぼしやすくなり、金属板２６Ａからゴム層２７Ａが剥離することが懸念される。耐水性不足によるゴム剥離の懸念である。万一、金属板２６Ａからゴム層２７Ａが剥離すると、開口部１３ａを閉塞できなくなって流体が常に流れるため、車両はオーバークールの状態となる。これを原因として、燃費が低下することにもなりかねない。

本発明の課題は、金属板の表面にゴム層を被着したサーモスタット装置の開閉弁構造を採用した場合であっても、金属板からゴム層を剥離しにくくすることである。

本発明の開閉弁構造は、金属板の表面にゴム層を被着した積層部品であり、前記サーモスタット装置の筐体側に設けられた弁座部と、前記ゴム層を被着していない金属部品であり、前記弁座部のゴム層に対して接離可能に接触するように前記サーモスタット装置の可動体側に設けられた弁体部とを備える。

本発明によれば、金属板の表面にゴム層を被着する開閉弁構造であっても、金属板からゴム層を剥離しにくくすることができる。

本発明の実施の一形態を示す開閉弁構造を含むサーモスタット装置の垂直断面図。 開閉弁構造を示す図であって、（Ａ）は開閉弁構造の要部の弁閉状態を示す垂直断面図、（Ｂ）は開閉弁構造の要部の弁開状態を示す垂直断面図。 本発明の別の実施の一形態を示す開閉弁構造を含むサーモスタット装置の垂直断面図。 サーモスタット装置の背景技術の一例を示す垂直断面図。 図４の一部を拡大した開閉弁構造の要部の垂直断面図。 比較例として挙げる開閉弁構造の要部の断面図。

本発明の実施の一形態を図１及び図２（Ａ）（Ｂ）に基づいて説明する。

図１及び図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、サーモスタット装置１は、筐体としてサーモハウジング１１を設けている。サーモハウジング１１の内部には、サーモスタット装置１の可動体としてサーモエレメント２１が相対変位可能に設けられている。

サーモハウジング１１は、カップ状のサーモケース１２と、このサーモケース１２に組み付けられたサーモカバー１３及びキャップ状のキャップカバー１３Ａとの組み合わせにより構成されている。サーモケース１２とサーモカバー１３及びキャップカバー１３Ａとは、図示しない固定構造によって固定されている。

サーモカバー１３及びキャップカバー１３Ａは、流体流路４１のラジエータ側４１Ａとサーモハウジング１１の内部空間１１ａとを連通する開口部１３ａを設けている。サーモカバー１３に設けた開口部１３ａは、サーモエレメント２１を貫通させている。サーモカバー１３には、サーモスタット装置１を車体等の躯体３１側に装着するためのフランジ部１４が設けられている。

サーモケース１２は、サーモハウジング１１の内部空間１１ａと流体流路４１のエンジン側４１Ｂとを連通する開口部１２ａを設けている。

符号４１Ｃは、流体流路４１のバイパス側である。

サーモエレメント２１は、中空のエレメントケース２２を備え、このエレメントケース２２の内部に、ワックス等の熱膨張収縮性流体（図示せず）を適量充填している。エレメントケース２２には、熱膨張収縮性流体の熱膨張・熱収縮に応じて、エレメントケース２２からサーモカバー１３へ向けて（図では上方へ向けて）伸縮作動する棒状のピストン２３が組み付けられている。

サーモカバー１３には、フランジ部１４の根元部に位置して、開口部１３ａの周りで環状段差状を呈する弁座部１６が設けられている。サーモエレメント２１の外周側であってエレメントケース２２の外周には、弁体部２４が環状に設けられている。サーモスタット装置１は、弁座部１６に対し弁体部２４を接離させることにより、サーモカバー１３に設けた開口部１３ａを開閉、つまり流体流路４１のラジエータ側４１Ａとサーモハウジング１１の内部空間１１ａとの連通を開閉する開閉弁構造を設けている。弁体部２４とサーモケース１２との間には、コイルばね２５が介装されている。コイルばね２５は、サーモエレメント２１を復帰動させる。

上記構成のサーモスタット装置１において、流体（冷却水）の温度変化に応じてサーモエレメントは変位する。これに伴って弁座部１６に対して弁体部２４が接離する。これによって開口部１３ａが開閉する。つまり流体（冷却水）の温度変化に応じて熱膨張収縮性流体が熱膨張すると、ピストン２３がサーモカバー１３へ向けて伸長作動してサーモカバー１３を押圧する。サーモカバー１３はサーモハウジング１１の一部として躯体３１側に固定されているので、このときに生ずる反力によってサーモエレメント２１がコイルばね２５を圧縮しつつ、サーモカバー１３から離れる方向（図１中の下向き方向）に変位する。これに伴って弁座部１６から弁体部２４が離れるので、開閉弁構造が開弁し、開口部１３ａが開放されて流体が流通する。

開閉弁構造が開弁した状態のとき、流体の温度変化に応じて熱膨張収縮性流体が熱収縮すると、ピストン２３が縮退作動するので、サーモエレメント２１がコイルばね２５の弾性によってサーモカバー１３に近付く方向（図１中のでは上向き方向）に変位する。これに伴って弁座部１６に弁体部２４が接触（着座）するので、開閉弁構造が閉弁し、開口部１３ａが閉塞される。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、本実施の形態のサーモスタット装置は、サーモハウジング１１と、サーモスタット装置の可動体としてのサーモエレメント（図示せず）と、開口部１３ａと、弁座部１６と、弁体部２４と、コイルばね２５とによって開閉弁構造を構成している。

弁座部１６は、金属板１８の表面にゴム層１９を被着（接着）した積層部品１７によって形成されている。サーモカバー１３は、その全体が金属板１８の表面にゴム層１９を被着した積層部品１７によって形成されているので、サーモカバー１３を形成する積層部品１７の一部として弁座部１６が設けられている。

積層部品１７の加工前の原形品としては、一定の厚みを備える平板状の金属板１８の厚み方向両面にそれぞれ全面に亙って一定の厚みを備えるゴム層１９を膜状にコーティングしたものであって、これをプレス加工することにより例えばカップ状を呈するサーモカバー１３とされる。

本実施の形態において、ゴム層１９は金属板１８の厚み方向両面にそれぞれ被着されているが、サーモハウジング１１の内部空間１１ａ側に面する一方の面のみに被着されていても良い。また図１及び図２（Ａ）（Ｂ）では、ゴム層１９が金属板１８の厚み方向両面のみならず厚み面（フランジ部１４の先端面）にも被着されているが、この部分のゴム層１９は省略されて金属板１８の厚み面が表面露出していても良い。

弁体部２４は、ゴム層を被着していない金属部品２８の単体によって形成されている。弁体部２４は、例えば一定の厚みを備える平板状の金属板をプレス加工することにより形成されている。

図２（Ａ）は、弁座部１６に対して弁体部２４が接触（着座）した弁閉状態を示しており、この状態で、弁体部２４が図における下方へ変位すると、図２（Ｂ）に示す弁開状態とされる。

したがって、本実施の形態のサーモスタット装置の開閉弁構造は、弁座部１６のゴム層１９に対して、弁体部２４の金属部品２８が接離可能に接触する構造とされている。

また、図２（Ａ）に示されるように弁閉時、弁座部１６のゴム層１９は、弁座部１６の金属板１８と弁体部２４の金属部品２８との間に挟み込まれて厚み方向に圧縮変形する構造とされている。

本実施の形態の開閉弁構造では、サーモハウジング１１側に設けた弁座部１６が金属板１８の表面にゴム層１９を被着した積層部品１７よりなり、サーモエレメント側に設けた弁体部２４がゴム層を被着していない金属部品２８よりなり、弁座部１６のゴム層１９に対し弁体部２４の金属部品８２が接離可能に接触する。このためゴム層１９は、サーモエレメントの一部ではなく、サーモハウジング１１の一部となる。サーモハウジング１１の一部であるゴム層１９は、サーモハウジング１１の内部で変位作動しないので、流体圧力の影響を受けにくい。したがって本実施の形態の開閉弁構造によれば、ゴム層１９が流体圧力の影響を受けて金属板１８から剥離するのを防止することができ、金属板１８からゴム層１９を剥離しにくくすることができる。

本実施の形態の開閉弁構造では、サーモカバー１３の全体がゴム層１９を備える積層部品１７によって形成され、この積層部品１７の一部として弁座部１６が設けられている。このため弁座部１６に別途、シール用ゴム部品を取り付ける必要がない。したがって弁座部１６の製作を容易化することができる。

本実施の形態の開閉弁構造では、サーモカバー１３の全体がゴム層１９を備える積層部品１７によって形成され、フランジ部１４にもゴム層１９が被着されている。このためフランジ部１４に被着されたゴム層１９は、上記背景技術におけるシール用ガスケット１５の代わりを務めることが可能である。したがってフランジ部１４に別途、ガスケット１５を取り付けなくても、躯体３１との間のシール性を確保することができる。

図３は、本発明の別の実施の一形態を示している。

本実施の形態は、サーモカバー１３とキャップカバー１３Ａとを一体化している。つまり図１及び図２（Ａ）（Ｂ）に示したサーモカバー１３は、深さが浅い逆カップ形状を有しているのに対して、本実施の形態のサーモカバー１３は、キャップカバー１３Ａと近似したキャップ形状を有し、サーモエレメント２１を完全に覆っている。したがって本実施の形態では、キャップカバー１３Ａを設けていない。

サーモカバー１３のフランジ部１４には、周方向に沿って複数個の連結孔５１が設けられている。サーモケース１２は、その上端に複数個の連結爪５２を設けている。連結孔５１と連結爪５２とは大きさ、形状及び位置を合わされている。そこで連結孔５１に連結爪５２を挿入し、サーモカバー１３の内周側に折り曲げることで、サーモケース１２とサーモカバー１３とを一体に連結することが可能となる。このときサーモカバー１３は、ゴム層１９で被覆されているので、密閉性が維持される。

本実施の形態の開閉弁構造によれば、サーモケース１２及びサーモカバー１３のみによってサーモハウジング１１を構成することができる。したがってキャップカバー１３Ａを必要としないため、部品点数を削減することができ、製造の容易化も図ることができる。

１ サーモスタット装置
１１ サーモハウジング
１１ａ 内部空間
１２ サーモケース
１２ａ，１３ａ 開口部
１３ サーモカバー
１３Ａ キャップカバー
１４ フランジ部
１５ ガスケット
１６ 弁座部
１７ 積層部品
１８，２６Ａ 金属板
１９，２７Ａ ゴム層
２１ サーモエレメント（可動体）
２２ エレメントケース
２３ ピストン
２４ 弁体部
２５ コイルばね
２６ シール保持部
２６ａ 透孔
２７ シール部
２８ 金属部品
３１ 躯体
４１ 流体流路
４１Ａ ラジエータ側
４１Ｂ エンジン側
４１Ｃ バイパス側
５１ 連結孔
５２ 連結爪

金属板の表面にゴム層を被着したサーモスタット装置の開閉弁構造を採用した場合であっても、金属板からゴム層を剥離しにくくすること。

サーモスタット装置の開閉弁構造の一態様は、金属板の厚み方向両面に全面に亙って表面にゴム層を被着した積層部品であり、前記サーモスタット装置の筐体側に設けられた弁座部と、前記ゴム層を被着していない金属部品であり、前記弁座部のゴム層に対して接離可能に接触するように前記サーモスタット装置の可動体側に設けられた弁体部とを備える。
サーモスタット装置の開閉弁構造の別の一態様は、金属板の厚み方向両面のうちサーモハウジングの内部空間側に面する一方の面に全面に亙ってゴム層を被着した積層部品であり、サーモスタット装置の筐体側に設けられた弁座部と、前記ゴム層を被着していない金属部品であり、前記弁座部のゴム層に対して接離可能に接触するように前記サーモスタット装置の可動体側に設けられた弁体部とを備える。

金属板の表面にゴム層を被着する開閉弁構造であっても、金属板からゴム層を剥離しにくくすることができる。

実施の一形態を示す開閉弁構造を含むサーモスタット装置の垂直断面図。 開閉弁構造を示す図であって、（Ａ）は開閉弁構造の要部の弁閉状態を示す垂直断面図、（Ｂ）は開閉弁構造の要部の弁開状態を示す垂直断面図。 別の実施の一形態を示す開閉弁構造を含むサーモスタット装置の垂直断面図。 サーモスタット装置の背景技術の一例を示す垂直断面図。 図４の一部を拡大した開閉弁構造の要部の垂直断面図。 比較例として挙げる開閉弁構造の要部の断面図。

実施の一形態を図１及び図２（Ａ）（Ｂ）に基づいて説明する。

本実施の形態の開閉弁構造では、サーモハウジング１１側に設けた弁座部１６が金属板１８の表面にゴム層１９を被着した積層部品１７よりなり、サーモエレメント側に設けた弁体部２４がゴム層を被着していない金属部品２８よりなり、弁座部１６のゴム層１９に対し弁体部２４の金属部品２８が接離可能に接触する。このためゴム層１９は、サーモエレメントの一部ではなく、サーモハウジング１１の一部となる。サーモハウジング１１の一部であるゴム層１９は、サーモハウジング１１の内部で変位作動しないので、流体圧力の影響を受けにくい。したがって本実施の形態の開閉弁構造によれば、ゴム層１９が流体圧力の影響を受けて金属板１８から剥離するのを防止することができ、金属板１８からゴム層１９を剥離しにくくすることができる。

図３は、別の実施の一形態を示している。

Claims (5)

1. 金属板の表面にゴム層を被着した積層部品であり、サーモスタット装置の筐体側に設けられた弁座部と、
   前記ゴム層を被着していない金属部品であり、前記弁座部のゴム層に対して接離可能に接触するように前記サーモスタット装置の可動体側に設けられた弁体部と、
   を備えることを特徴とするサーモスタット装置の開閉弁構造。
2. 請求項１に記載の開閉弁構造において、
   前記筐体は、
   サーモケースと、
   全体が前記積層部品によって形成されて前記弁座部を構成し、前記サーモケースに組み付けられるサーモカバーと、
   を備えることを特徴とするサーモスタット装置の開閉弁構造。
3. 請求項２に記載の開閉弁構造において、
   前記サーモカバーは、前記サーモスタット装置の可動体を貫通させている、
   ことを特徴とするサーモスタット装置の開閉弁構造。
4. 請求項２に記載の開閉弁構造において、
   前記サーモカバーは、前記サーモスタット装置の可動体を覆っている、
   ことを特徴とするサーモスタット装置の開閉弁構造。
5. 請求項２に記載の開閉弁構造において、
   前記サーモカバーは、前記サーモスタット装置を躯体に固定するためのフランジを外周に備えている、
   ことを特徴とするサーモスタット装置の開閉弁構造。

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