KR100534238B1 - 서머스탯 밸브의 개폐 제어 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수의 유동압력변화에 의해서 서머스탯 밸브가 작동되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 서머스탯 밸브가 냉각수의 온도변화에 의해서만 개폐작동될 수 있도록 하기 위한 서머스탯 밸브의 개폐 제어구조에 관한 것으로,

케이스와, 상기 케이스의 내부에 물의 흐름을 제어하기 위한 밸브와, 엔진 냉각수의 온도변화에 따라 상기 밸브를 작동시키기 위한 펠릿 및 스프링을 포함하여 구성되는 서머스탯이 냉각수로의 도중에 마련된 서머스탯 하우징에 장착되는 구조에 있어서,

상기한 서머스탯 하우징으로 유입되는 냉각수의 일부를 밸브의 외주연 하부로 유도하기 위한 가압수로가 상기 서머스탯 하우징의 도중에 형성되고, 상기 가압수로의 끝부분에 상기 밸브의 하측면을 지지하는 피스톤이 수용되는 것을 특징으로 한다.

Description

서머스탯 밸브의 개폐 제어구조{Thermostat mounting apparatus}

본 발명은 서머스탯 밸브의 개폐 제어구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수의 유동압력변화에 의해서 서머스탯 밸브가 작동되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 서머스탯 밸브가 냉각수의 온도변화에 의해서만 개폐작동될 수 있도록 하기 위한 서머스탯 밸브의 개폐 제어구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량을 구동하기 위한 엔진에는 연소열에 의한 엔진의 과열을 방지하기 위한 냉각장치가 적용되는데, 대부분의 차량 엔진에는 수냉식 냉각장치가 적용되고 있다. 수냉식 냉각장치는 주지된 바와 같이 실린더 블럭 및 실린더 헤드에 마련된 연소실 주변에 형성된 워터 재킷과, 상기 워터 재킷으로 물을 펌핑하기 위한 워터 펌프와, 상기 워터 재킷을 통과하면서 가열된 물을 냉각하기 위한 라디에이터 등으로 구성된다.

따라서 엔진이 구동되면 엔진 시동초기에는 엔진이 웜 업되기전까지 냉각수의 순환은 이루어지지 않으며, 엔진이 적정온도 이상으로 가열된 후에 워터 펌프가 가동되어 상기한 워터 재킷으로 냉각수가 강제로 공급되어진다. 그리고 워터 재킷을 통과하면서 엔진열에 의해 가열된 냉각수는 라디에이터를 통과하면서 대기에 방열되어 식혀진 후에 다시 워터 펌프의 펌핑에 의해 워터 재킷으로 공급되어진다.

한편, 상기와 같은 냉각수의 순환과정에서 냉각수의 온도에 따라 냉각수의 순환방향 및 순환량을 제어하기 위한 서머스탯이 냉각수로의 도중에 형성된다.

도 4는 엔진의 냉각 시스템에 적용되는 일반적인 서머스탯의 단면도로서, 상기한 서머스탯(10)은 냉각수로의 도중에 안착되기 위한 케이스(11)가 형성되고, 상기 케이스(11)의 내측에 냉각수의 흐름을 개폐하기 위한 밸브(12)가 형성된다. 또한, 냉각수온의 상승에 따라서 상기 밸브(12)를 이동시겨 냉각수가 통과되는 통로가 개방될 수 있도록 제어하는 수단인 펠릿(13)이 상기 밸브(12)의 일측에 형성된다. 상기한 펠릿(13)의 내부에는 주변의 온도변화에 따라 체적이 변하게 되는 왁스(14) 및 고무(15)가 채워지고, 상기 왁스(14) 및 고무(15)의 체적변화에 따라 이동되는 스핀들(16)의 일단이 상기 케이스(11)에 고정된다. 그리고 냉각수온이 일정 수준 이하일 경우에는 상기한 밸브(12)가 닫힌 상태가 유지될 수 있도록 하기 위한 스프링(17)이 상기 밸브(12)를 탄력지지한 채로 설치된다.

즉 상기한 서머스탯(10)이 장착된 냉각수로의 냉각수 온도가 상승되면, 펠릿(13) 내부에 충진된 왁스(14)의 체적이 팽창하면서 스핀들(16)을 이동시켜 상기한 밸브(12)가 개방되어 냉각수가 냉각수로를 통과하게 되고, 냉각수온이 설정온도 이하인 경우에는 상기 스프링(17)의 탄성력에 의해서 밸브(12)가 닫힌상태가 유지되는 것이다.

그런데 상기한 서머스탯은 냉각수의 온도변화에 의해서만 작동되도록 구성되었음에도 불구하고, 상기한 밸브를 지지하는 스프링의 탄성력이 냉각수의 유동압력보다 약하게 되는 경우에는 상기한 서머스탯의 밸브가 개방되므로서 엔진이 과냉되는 현상이 발생되어 엔진의 성능이 저하 및 차량의 난방성능이 저하되어지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 냉각수의 유동압력변화에 의해서 서머스탯 밸브가 작동되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 서머스탯 밸브가 냉각수의 온도변화에 의해서만 개폐작동될 수 있도록 하기 위한 서머스탯 밸브의 개폐 제어구조에 관한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

케이스와, 상기 케이스의 내부에 물의 흐름을 제어하기 위한 밸브와, 엔진 냉각수의 온도변화에 따라 상기 밸브를 작동시키기 위한 펠릿 및 스프링을 포함하여 구성되는 서머스탯이 냉각수로의 도중에 마련된 서머스탯 하우징에 장착되는 구조에 있어서,

상기한 서머스탯 하우징으로 유입되는 냉각수의 일부를 밸브의 외주연 하부로 유도하기 위한 가압수로가 상기 서머스탯 하우징의 도중에 형성되고, 상기 가압수로의 끝부분에 상기 밸브의 하측면을 지지하는 피스톤이 수용되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 서머스탯의 구성과 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 서머스탯이 장착된 상태의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의해 장착된 서머스탯의 작동상태도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의해서 형성된 서머스탯의 장착구성도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의해 서머스탯 하우징을 지시하는 것이고, 도면부호 20은 서머스탯을 지시하는 것이다.

상기한 서머스탯(20)은 종래의 일반적인 서머스탯과 마찬가지로 서머스탯 하우징(30)에 장착되기 위한 케이스(21)가 형성되고, 상기 케이스(21)의 내측으로 냉각수가 통과되는 통로를 개폐하기 위한 밸브(22)가 형성된다. 또한, 밸브(22)는 펠릿(23) 내부에 수용된 왁스 및 고무의 변형에 따라 스핀들(24)이 밀려 전후진 작동되도록 구성되는 것이다.

그리고 상기한 서머스탯(20)이 장착되기 서머스탯 하우징(30)의 도중에는 냉각수의 유동압력이 상기 서머스탯(20)의 밸브(22)가 닫히는 방향으로 영향을 미칠 수 있도록 하기 위한 가압수로(32)가 형성된다. 그런데 상기한 서머스탯(20)은 장착되는 위치에 따라서 냉각수의 흐름방향은 전방에서 후방으로, 혹은 후방에서 전방으로 흐를 수 있는데, 이 점을 감안하여 본 발명에서는 도면상 상측방향에서 하측방향으로 냉각수가 흐르는 것을 위주로 설명하기로 한다.

도 1과 2에 도시된 서머스탯의 장착상태는 냉각수의 흐름방향이 도면상 상측에서 하측으로 흐르는 경우(예를 들어, 라디에이터와 워터 펌프 사이를 연결하는 냉각수로의 도중에 장착되는 경우)이고, 도 3에 도시된 서머스탯의 장착상태는 냉각수의 흐름이 도면상 하측에서 상측으로 흐르는 경우(예를 들어, 엔진과 라디에이터 사이를 연결하는 냉각수로의 도중에 장착되는 경우)이다.

즉, 도 1과 도 2의 경우에는 상기한 가압수로(32)로 유도된 냉각수의 압력이 냉각수의 주흐름방향과 반대방향으로 전달될 수 있도록 상기 가압수로(32)의 냉각수 입구(32a)가 밸브(22)의 상부측에 형성되고, 도 3의 경우에는 상기한 가압수로(32)로 유도된 냉각수의 압력이 냉각수의 주흐름방향과 같은 방향으로 전달될 수 있도록 상기 가압수로(32)가 냉각수 입구(32a)가 밸브(22)의 하부측에 형성되는 것이다.

그리고 두 경우 모두 상기한 가압수로(32)의 끝부에는 밸브(22)의 하측면과 소정의 간격이 유지된 상태로 대향되도록 형성되고, 상기 밸브(22)의 하측면을 지지하는 피스톤(34)이 상기 가압수로(32)의 끝부에 장착된다. 또한, 상기 피스톤(34)은 서브 스프링(36)으로 탄력지지되어진다.

한편, 상기한 밸브(22)와 피스톤(34) 간에는 상기 피스톤(34)보다 단면적이 작은 로드(35)로써 연결되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 서머스탯 하우징에 장착된 서머스탯의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기한 서머스탯(20)은 냉각수의 온도변화에 의해서만 작동되도록 구성된 원래의 목적에 맞도록 엔진이 운전되어 냉각수의 온도가 일정온도 이상으로 상승되면, 펠릿(23) 내부의 왁스 및 고무재가 팽창하여 스핀들(24)을 이동시키게 된다. 따라서 밸브(22)는 도면상 하측으로 이동하게 되어 냉각수가 통과되는 통로를 열어주게 되므로서 냉각수의 흐름이 가능하게 된다. 즉, 엔진과 라디에이터 사이의 냉각수로에 서머스탯이 장착된 경우라면 엔진에서 소정 온도 이상으로 가열된 냉각수가 서머스탯의 밸브(22)가 열리게 되므로서 라디에이터 측으로 흐르게 되는 것이다.

물론, 엔진이 시동된 후 웜 업이 이루어지기 전까지는 냉각수의 온도가 낮기 때문에 상기 서머스탯(20)의 밸브(22)는 닫힌 상태가 되므로서 냉각수의 흐름은 이루어지지 않게 된다. 그런데 종래기술의 설명에서 언급되었듯이, 냉각수의 온도는 설정온도 이하임에도 불구하고 상기한 밸브(22)를 지지하는 스프링(25)이 탄성계수보다 냉각수의 유도압력이 높게 되는 경우에 상기한 밸브(22)가 개방되므로서 엔진이 과냉되는 현상이 발생하게 된다.

그러나 본 발명에 의해 장착된 서머스탯(20)의 경우에는 그 밸브(22)의 하부측에 냉각수의 유동압력에 순응하는 피스톤(34)으로써 상기 밸브(22)가 닫힘방향으로 지지하게 되므로서 냉각수의 유동압력에 쉽게 밸브(22)가 열리게 되는 현상이 방지되는 것이다. 특히, 도 1 내지 도 2에 도시된 경우와 같이 냉각수의 흐름이 도면상 서머스탯(20)의 상부에서 하부방향으로 흐르는 경우에는 그 효과가 훨씬 크게 나타나게 되는 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 서머스탯의 밸브가 냉각수의 유동흐름에 순응하여 작동되는 피스톤으로써 닫힘방향으로 지지되므로서, 엔진을 순환한 냉각수의 온도가 서머스탯 밸브가 개방되는 설정온도 이하임에도 불구하고 냉각수의 유동압력에 의해 밸브가 개방되어 엔진이 과냉되었던 현상을 방지하게 되는 커다란 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의해 서머스탯이 장착된 상태의 구성도.

도 2는 본 발명에 의해 장착된 서머스탯의 작동상태도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의해서 형성된 서머스탯의 장착구성도.

도 4는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 서머스탯 21 : 케이스

22 : 밸브 23 : 펠릿

24 : 스핀들 25 : 스프링

30 : 서머스탯 하우징 32 : 가압수로

32a : 냉각수 입구 34 : 피스톤

36 : 서브 스프링

Claims (4)

1. 케이스와, 상기 케이스의 내부에 물의 흐름을 제어하기 위한 밸브와, 엔진 냉각수의 온도변화에 따라 상기 밸브를 작동시키기 위한 펠릿 및 스프링을 포함하여 구성되어 냉각수로의 도중에 마련된 서머스탯 하우징에 장착되는 서머스탯 밸브에 있어서,

   상기한 서머스탯 하우징(30)으로 유입되는 냉각수의 일부를 밸브(22)의 외주연 하부로 유도하기 위한 가압수로(32)가 상기 서머스탯 하우징(30)의 도중에 형성되고, 상기 가압수로(32)의 끝부분에 상기 밸브(22)의 하측면을 개폐하기 위한 피스톤(34)이 장착되어지되, 상기한 피스톤(34)이 수용되는 가압수로(32)의 하부는 직각방향으로 절곡되고, 상기 피스톤(34)의 하부가 서브 스프링(35)으로써 탄력지지되는 것을 특징으로 하는 서머스탯 밸브의 개폐 제어구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 가압수로(32)로 원래의 냉각수 흐름방향과 반대방향으로 상기 가압수로(32)로 유입된 냉각수의 수압이 작용하여 상기 밸브(22)의 하측면에 전달되도록 밸브(22)의 상측 서머스탯 하우징(30)에 냉각수 입구(32a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 서머스탯 밸브의 개폐 제어구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 가압수로(32)는 원래의 냉각수 흐름방향과 동일한 방향으로 상기 가압수로(32)로 유입된 냉각수의 수압이 작용하여 밸브(22)의 일측면에 전달되도록 밸브(22)의 하측에 냉각수 입구(32a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 서머스탯 밸브의 개폐 제어구조.
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