KR100489120B1 - 엔진 냉각수의 흐름 제어를 위한 서모스탯 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 냉각수온이 낮은 엔진의 웜업 이전 상태에서는 서모스탯의 전후 압력차가 높더라도 메인밸브가 개변되는 것을 차단하여 웜업시간의 지연을 방지하게 되는 엔진 냉각수의 흐름 제어를 위한 서모스탯을 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 라디에이터측 수로를 개폐하는 메인밸브를 구비하고 있는 왁스 펠릿형 서모스탯에 있어서,

상기 메인밸브가 당접하는 밸브시트부 프레임에 냉각수온이 기준치 이하의 낮은 상태에서는 메인밸브가 후퇴하여 개변되는 것을 차단하며, 냉각수온이 기준온도에 도달할 때는 메인밸브의 구속 상태를 해제하는 메인밸브 잠금장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진 냉각수의 흐름 제어를 위한 서모스탯{Thermostant to control cooling water flowing}

본 발명은 엔진 냉각수의 흐름 제어를 위한 서모스탯(Thermostat)에 관한 것이다.

엔진의 시동후에는 냉각수를 적정온도(80℃전후)까지 신속하게 높이고, 또 장시간의 내리막길 운행등에서는 과냉을 방지할 필요가 있다.

이 때문에 엔진의 냉각계에는 도 3에 도시하는 것과 같은 서모스탯(100)을 장착하고 있다.

서모스탯(100)은 수온에 따라 자동적으로 작동하여 수로를 변경하는 밸브로서 실린더 헤드의 라디에이터측 출구 수로에 설치되는데, 냉각수의 온도가 낮을 때에는 메인밸브(3)가 닫혀 실린더헤드 출구 수로(18)(19)를 폐쇄하여 라디에이터측으로 냉각수가 유입되는 것을 차단하고, 바이패스수로(20)를 개방하므로써 실린더헤드를 나온 냉각수가 방열 냉각되는 과정을 거치지 않고 즉시 워터펌프에 의해 실린더 블록의 워터재킷으로 급송되어 신속하게 냉각수온을 상승시키게 된다.

다음에 냉각수가 일정온도(70~80℃)이상으로 상승하면 메인밸브(3)는 서서히 열리게 되고 냉각수는 실린더헤드 출구수로(18)(19)를 통해 라디에이터로 유입되어 방열 냉각된 후 엔진에 다시 공급되고 이때 바이패스 수로(20)는 밸브(7)에 의해 폐쇄된다.

그런데 도시한 방식은 열에 의해 팽창과 수축을 반복하는 왁스펠릿형으로서 내부에 왁스(4)를 봉입한 펠릿(5)이 있어, 냉각수온이 상승하면 펠릿(5)내의 왁스(4)가 열팽창을 일으켜 스핀들(6)의 지지에 의해 밀려나게 되므로써 밸브(3)(7)가 실린더헤드의 라디에이터측 수로(18)와 바이패스수로(20)를 선택적으로 개폐하게 된다.

그러나 상기한 종래 구조의 왁스 펠릿형의 서모스탯(100)에 의하면 냉각수온의 상승에 따라 증가하는 왁스내압(Fwax)과 워터펌프 구동에 따른 서모스탯(100) 전후의 차압(F_△p)이 개변력(Fwax＋F_△p)으로 작용하게 되므로써, 메인밸브(3)의 폐변력으로는 초기 설계시 결정되는 메인 밸브 스프링(8)의 힘만이 작용하게 되어 현재의 냉각수온이 서모스탯의 개변온도에 도달하지 않은 상태(60℃이하 수준)에서 엔진 회전수를 급상승시킬 경우 개변력으로 작용하는 서모스탯 전후의 차압 증가에 의해 메인밸브(3)가 밀려 열리게 되는 현상이 발생하여 냉각수가 라디에이터로 흐르게 되므로써 엔진의 웜업 시간이 길어져 배기가스 배출량을 크게 증가시키게 되는 문제점이 있었다.

이러한 차압에 의한 메인밸브(3)의 개변 작동을 방지하기 위하여 메인밸브 스프링(8)의 스프링 상수를 증가시켜 폐변력을 키우는 방안이 제시된 바 있으나, 이 방법은 실제 냉각수온이 메인밸브(3)의 개변온도 이상으로 상승되어야 하기 때문에 정상적으로 개변되기에 필요한 왁스 내압의 증가를 가져와 서모스탯의 내구성에 악영향을 미치게 되는 부작용이 있다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 냉각수온이 낮은 엔진의 웜업 이전 상태에서는 서모스탯의 전후 압력차가 높더라도 메인밸브가 개변되는 것을 차단하여 웜업시간의 지연을 방지하게 되는 엔진 냉각수의 흐름 제어를 위한 서모스탯을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 라디에이터측 수로를 개폐하는 메인밸브를 구비하고 있는 왁스 펠릿형 서모스탯에 있어서,

상기 메인밸브가 당접하는 밸브시트부 프레임에 냉각수온이 기준치 이하의 낮은 상태에서는 메인밸브가 후퇴하여 개변되는 것을 차단하며, 냉각수온이 기준온도에 도달할 때는 메인밸브의 구속 상태를 해제하는 메인밸브 잠금장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진 냉각수의 흐름 제어를 위한 서모스탯을 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명에 의한 메인밸브 잠금장치를 나타내는 도면이다.

도면중 부호 1은 왁스펠릿형의 서모스탯이며, 밸브시트부프레임(2)을 개폐하는 메인밸브(3)와, 왁스(4)를 밀봉한 펠릿(5)과, 스핀들(6), 바이패스용밸브(7)및 메인밸브스프링(8)과 바이패스용밸브스프링(9)을 포함하여 구성되고 있으며, 이들의 구성과 작용은 종래예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 밸브시트부프레임(2)에는 메인밸브잠금장치(10)가 설치되며, 메인밸브잠금장치(10)는 메인밸브(3)가 밸브시트부프레임(2)에 당접한 상태에서 전진 작동하여 겹치도록 메인밸브(3) 후방에 위치하므로써 메인밸브(3)의 후퇴, 즉, 개변을 방지하게 되는 걸쇠(11)와, 그 걸쇠(11)의 후단에 고정된 피스톤(12)과, 그 피스톤(12)의 이동을 안내하는 실린더(13)와, 그 실린더(13)내의 걸쇠(11)가 지나는 부위에 수용된 왁스(14)와, 왁스(14)가 수용된 반대측 빈공간(15)내에 설치된 잠금용 스프링(16) 및, 그 빈공간(15)을 대기에 연통하는 압력배출구멍(17)으로 구성되어 있다.

상기 왁스(14)는 펠릿(5) 내부에 봉입된 왁스(4)가 약 82±2℃의 냉각수온에서 열팽창을 일으켜 메인밸브(3)를 개변시키게 되는데 대하여, 그보다 약간 낮은 온도인 약 78℃에서 열팽창을 일으키도록 설정되어 있다.

이와같은 본 발명은 엔진의 냉각수가 낮은 경우에는 펠릿(5)속의 왁스(4)가 수축되고 메인밸브스프링(8)의 탄발력에 의해 메인밸브(3)가 전진(상승)하여 밸브시트부 프레임(2)에 밀착하여 라디에이터측 수로(18)를 차단하게 되며, 이는 종래와 동일하다.

그런데 이때 메인밸브잠금장치(10)의 실린더(13)내에 수용된 왁스(14)도 수축하게 되어 잠금용 스프링(16)의 탄발력에 의해 피스톤(12)이 전진하여 걸쇠(11)가 메인밸브(3)의 후방으로 진입하여 잠금하여 구속하므로써 메인밸브(3) 전후의 압력차가 크게 발생하게 되더라도 메인밸브(3)가 후퇴하여 개변되는 것이 걸쇠(11)에 의해 차단당하게 되는 것이다.

그러다가 냉각수온이 웜업온도인 82±2℃에 못미치는 78℃ 부근에 도달하게 되면, 실린더(13)내의 왁스(14)가 열팽창을 일으키게 되고, 이에따라 피스톤(12)이 잠금용 스프링(16)을 압축시키면서 후퇴하여 걸쇠(11)가 메인밸브(3)의 잠금 구속 상태를 해제하게된다.

이로부터 시간이 좀더 경과하여 냉각수가 웜업 온도인 82℃ 부근에 도달하게 되면 왁스(4)가 팽창하여 메인밸브(3)가 하강하여 밸브시트부 프레임(2)으로부터 떨어져 개변하게 되므로써 라디에이터측 수로(18)가 열려 냉각수가 라디에이터로 유입되어지게 된다.

이와같이 메인밸브잠금장치(10)에 의해 메인밸브(3)가 엔진 웜업전에 조기에 개방되는 것이 방지되어 엔진 웜업 시간의 지연을 가져오는 일이 없게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 엔진이 웜업되기 전에는 서모스탯의 메인밸브가 열리게되는 것을 방지하는 메인밸브잠금장치를 밸브시트부 프레임에 설치하는 것에 의해서 엔진 웜업전 메인밸브전후의 압력차 급증에 의한 메인밸브의 개변을 방지하는 것이 가능하여 엔진웜업 시간의 지연 현상을 방지하게 되어 연비를 개선하고 배기가스 배출량을 감소시키게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진 냉각수의 흐름 제어를 위한 서모스탯을 나타내는 도면

도 2는 본 발명에 의한 메인 밸브 잠금장치를 나타내는 도면

도 3은 종래의 서모스탯

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 서모스탯 2 : 밸브 시트부 프레임

3 : 메인밸브 4 : 왁스

5 : 펠릿 6 : 스핀들

7 : 바이패스용 밸브 8 : 메인밸브스프링

9 : 바이패스용 밸브스프링 10 : 메인밸브 잠금장치

11 : 걸쇠 12 : 피스톤

13 : 실린더 14 : 왁스

15 : 빈공간 16 : 잠금용 스프링

17 : 압력배출구멍 18 : 라디에이터측 수로

19 : 실린더헤드측 수로 20 : 바이패스 수로

Claims (5)

1. 라디에이터측 수로를 개폐하는 메인밸브를 구비하고 있는 왁스 펠릿형 서모스탯에 있어서,

   상기 메인밸브(3)가 당접하는 밸브시트부 프레임(2)에 냉각수온이 기준치 이하의 낮은 상태에서는 메인밸브(3)가 후퇴하여 개변되는 것을 차단하며, 냉각수온이 기준온도에 도달할 때는 메인밸브(3)의 구속 상태를 해제하는 메인밸브 잠금장치(10)가 설치되어지되,

   상기한 메인밸브 잠금장치(10)는 걸쇠(11)와, 걸쇠 후단의 피스톤(12)와, 그 피스톤(12)의 이동을 안내하기 위한 실린더(13)와, 그 실린더(13) 내의 걸쇠(110 통과 부위에 수용되는 왁스(14)와, 상기 왁스(14)가 충진된 공간과 반대측의 빈 공간에 내장된 잠금용 스프링(16)과, 상기 빈 공간과 대기를 연통하는 압력배출구멍(17)으로 구성된 것을 특징으로 하는 엔진 냉각수의 흐름 제어를 위한 서모스탯.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 실린더내(13)의 왁스(14)의 열팽창 온도는 펠릿(5) 내부에 봉입된 왁스(4)의 열팽창 온도보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각수의 흐름 제어를 위한 서모스탯.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 실린더(13)내 왁스(14)의 열팽창 온도는 78℃ 전후이며, 상기 펠릿(5)내의 왁스(4)의 열팽창 온도는 82℃ 전후로 설정되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각수의 흐름 제어를 위한 서모스탯.
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