KR101102110B1

KR101102110B1 - 서모스탯 장치

Info

Publication number: KR101102110B1
Application number: KR1020067018439A
Authority: KR
Inventors: 노리야스 야지마
Original assignee: 니폰 서모스탯 가부시키가이샤
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2012-01-02
Also published as: EP1821018A4; WO2006054347A1; EP1821018B1; ES2636975T3; CN1922426A; KR20070096781A; EP1821018A1; CN100458251C

Abstract

조립 및 해체가 쉽워, 경량화 및 비용절감을 가능하게 하는 서모스탯 장치를 제공한다.

온도변화에 의해 슬라이딩하는 피스톤(3)의 진퇴동작에 의해 플랜지형상 밸브체(7)를 밸브동작시키는 서모엘리먼트(2)와, 상기 서모엘리먼트(2)를 둘러싸고 설치되며, 상기 플랜지형상 밸브체(7)의 이면측에 일단이 탄발적으로 압접된 스프링(8)과, 상기 플랜지형상 밸브체(7)의 표면측에 맞닿는 밸브시트가 형성된 상부 프레임(4)과, 상기 스프링(8)의 타단이 압접하는 하부 프레임(5)을 구비하고, 상기 상부 프레임(4)에는 걸림 프레임(4a)이 형성됨과 함께, 상기 하부 프레임(5)에는 상기 걸림 프레임(4a)에 걸리는 복수의 걸림 고리(5a)가 형성되며, 적어도 상기 하부 프레임(4)을 탄성을 갖는 재료로 형성함으로써, 탄성을 이용하여 상기 걸림 고리(5a)를 상기 걸림 프레임(4a)에 걸어 고정하여, 상기 상부 프레임(4)과 상기 하부 프레임(5)을 일체로 형성한다.

Description

서모스탯 장치{THERMOSTAT APPARATUS}

본 발명은, 예를 들면, 자동차 등에 사용되는 내연기관(이하, 엔진이라고 함)의 냉각수 온도를 가변제어하는 냉각수 온도제어계에 있어서, 수온가변제어를 행하는 서모스탯 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 엔진 등의 냉각수계에 배치되는 서모스탯 장치는, 순환유로 내를 흐르는 냉각수의 온도변화를 감지하여 팽창·수축하는 열팽창체를 내장하는 서모엘리먼트를 구비하고 있다. 그리고, 상기 서모스탯 장치는, 상기 열팽창체의 팽창·수축에 수반되는 체적변화에 의해 밸브체의 개폐를 행하여, 냉각수를 소정의 온도로 유지하도록 기능한다.

종래의 서모스탯 장치에 있어서는, 상기 서모엘리먼트를 덮는 프레임이 금속에 의해 형성되고, 조립 시에 있어서는, 예를 들면, 상하로 나누어진 프레임 부재끼리를 코킹 또는 용접에 의해 결합하도록 이루어져 있었다.

이 때문에, 비용이 상승됨과 동시에, 조립에 시간을 필요로 하였다. 또한, 조립 후에서의 서모엘리먼트의 특성시험에 있어서 부적절한 서모엘리먼트가 있었던 경우에, 프레임을 쉽게 해체하지 못하여, 엘리먼트의 교환에 시간을 필요로 한다는 과제가 있었다.

이러한 과제에 대해, 서모스탯 장치의 조립 또는 해체가 쉬운 구조예가, 특허문헌1(일본실용신안등록공개공보 1977－64243호)에 개시되어 있다. 특허문헌1에서의 서모스탯 장치의 구성예를 도6에 나타낸다. 도6(a)에, 이 서모스탯 장치의 정면도를 나타내고, 도6(b)에 그 하방으로부터 본 평면도를 나타낸다.

도6(a)에 나타내듯이, 이 서모스탯 장치(50)에는, 상하에 대향 설치된 상부 프레임(51)과 원반형상의 하부 프레임(52)의 대향간극(53)에, 감온체인 서모엘리먼트(54)가 개재되어 있다. 이 서모엘리먼트(54)의 상부 선단에는 피스톤(55)이 돌설되고, 이 피스톤(55)은 상기 상부 프레임(51)의 정점부 내측면(51a)에 슬라이딩 불량어 맞춰져 있다. 또한, 서모엘리먼트(54)의 외주면에는 플랜지형상 밸브체(56)가 형성되어 있고, 그 외주 시트 가장자리면(56a)이, 상기 하부 프레임(52)의 내면에 설치된 코일용수철(57)에 의해, 상부 프레임(51)의 내주면(51b)에 탄발적으로 압접되어 있다.

또한, 상부 프레임(51)의 하단부에는 걸림 고리(51c)가 형성되고, 도6(b)에 나타내듯이 하부 프레임(52)에는 걸림구(52a)가 형성되어 있다. 이 걸림구(52a)는 상기 걸림 고리(51c)보다 큰 개구부를 가짐과 함께, 둘레방향으로 연속적으로 상기 걸림 고리(51c)보다도 작은 개구부를 갖고 있다. 이 때문에, 상하프레임을 조립할 때에는, 코일용수철(57)을 가압하여 상기 걸림 고리(51c)를 걸림구(52a)에 꽂아, 상부 프레임(51) 또는 하부 프레임(52)을 약간 회동하는 조작에 의해 쉽게 행할 수 있다. 또한, 해체에 있어서도 똑같이 상부 프레임(51) 또는 하부 프레임(52)을 약간 회동하는 조작에 의해 쉽게 행할 수 있다.

이상과 같이, 특허문헌1의 구성에 의하면, 상하프레임의 조립 시에, 종래에 행하고 있었던 코킹, 혹은 용접 등의 공정을 없애, 걸음으로써 의해 조립하는 구조로 하고 있다. 따라서, 비교적 쉽게 조립 및 해체를 할 수 있기 때문에, 생산성이 향상 됨과 함께, 조립 후의 서모엘리먼트의 특성시험에 있어서 부적절한 서모엘리먼트가 있었을 경우에, 프레임을 쉽게 해체하여 엘리먼트를 교환할 수 있어, 제품특성의 균일화를 쉽게 달성할 수 있다.

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

그런데, 종래의 서모스탯 장치에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이, 서모엘리먼트를 덮는 프레임은 금속에 의해 형성되어 있었기 때문에, 중량화 및 비용상승의 요인이 되었었다.

또한, 특허문헌1에 있어서는 언급되어 있지 않지만, 종래의 서모스탯 장치에 있어서는, 플랜지형상 밸브체의 외주 시트 가장자리면에, 밸브특성의 향상을 꾀하기 위해, 고무부재를 베이킹 등에 의해 형성하고 있었기 때문에, 플랜지형상 밸브체의 형성 시에 시간을 필요로 하여, 생산효율이 좋지 않았다.

본 발명은, 상기 서술한 바와 같은 사정하에 이루어진 것으로, 조립 및 해체를 쉽게 행할 수 있음과 함께, 경량화 및 비용절감을 가능하게 하는 서모스탯 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관련된 서모스탯 장치는, 냉각수가 흐르는 복수의 유로에 연결된 하우징 내에 설치되어, 상기 냉각수의 온도변화에 따라 상기 유로를 밸브동작에 의해 연통 또는 차단하는 서모스탯 장치로서, 상기 온도변화에 의해 상하 슬라이딩하는 피스톤을 가짐과 함께 둘레가장자리에 플랜지형상 밸브체를 갖고, 또, 상기 피스톤의 진퇴동작에 의해 상기 플랜지형상 밸브체를 밸브동작시키는 서모엘리먼트와, 상기 서모엘리먼트를 둘러싸고 설치되어, 상기 플랜지형상 밸브체의 이면측에 일단이 탄발적으로 압접된 스프링과, 상기 플랜지형상 밸브체의 표면측에 맞닿는 밸브시트가 형성된 상부 프레임과, 상기 스프링의 타단이 압접하는 하부 프레임을 구비하고, 상기 상부 프레임에는 걸림 프레임이 형성됨과 함께, 상기 하부 프레임에는 상기 걸림 프레임에 거는 복수의 걸림 고리가 형성되며, 적어도 상기 하부 프레임이 탄성을 갖는 재료로 형성됨으로써, 탄성을 이용하여 상기 걸림 고리를 상기 걸림 프레임에 걸어 고정하여, 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임을 일체로 형성하는 것에 특징을 갖는다.

이와 같이, 상하 프레임을 탄성을 갖는 재료(예를 들면, 수지, 금속박판를 프레스 성형한 것 등)에 의해 형성하고, 그 탄성을 이용해 걸어, 고정하고 있기 때문에, 서모스탯 장치의 조립 및 해체를 쉽게 행할 수 있다. 이 때문에, 생산성이 향상됨과 함께, 조립 후의 서모엘리먼트의 특성시험에 있어서 부적절한 서모엘리먼트가 있었을 경우에, 프레임을 쉽게 해체하여 엘리먼트를 교환할 수 있어, 제품특성의 균일화를 쉽게 달성할 수 있다.

또한, 상기 서술한 바와 같은 상하프레임을, 예를 들면, 수지 또는, 금속박판을 프레스 성형함으로써, 종래의 금속제에 비해, 경량화 및 비용절감의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 서모엘리먼트는, 둘레가장자리에 단차부가 형성된 엘리먼트 본체와, 상기 단차부에 맞닿은 상태로 상기 엘리먼트 본체의 둘레면에 부착된 O링을 구비하고, 상기 플랜지형상 밸브체는, 적어도 상기 단차부와 상기 O링에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 밸브체에 고무소재의 O링을 이용함으로써, 종래의 고무부재의 베이킹에 의한 것에 비해, 조립이 쉬워, 더욱 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 서모엘리먼트는, 상기 스프링 내에 설치된 스프링 홀더를 추가로 구비하고, 상기 스프링 홀더는, 상기 스프링의 일단이 맞닿는 플랜지형상의 스프링 받이부를 가지며, 상기 플랜지형상 밸브체는, 상기 단차부와 상기 스프링 받이부와, 상기 단차부와 상기 스프링 받이부와의 사이에 설치된 상기 O링에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 스프링 홀더의 스프링 받이부의 폭치수는, 상기 O링의 지름치수와 대략 동일한 것이 바람직하다.

이와 같이, O링과 스프링과의 사이에, 스프링 받이부가 개재되기 때문에, 스프링의 탄발력을 O링이 직접 받지 않고, 스프링 받이부에 의해 O링으로의 탄발력이 균일화되어, O링의 불균일한 변형을 막을 수 있다. 즉, O링이 설계치대로 균일하게 압착됨으로써, 개방밸브 시의 냉각수의 누출을 방지하여, 장기적으로 안정되게 사용할 수 있다.

또한, 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임이 걸린 상태에서, 하부 프레임에 형성된 상기 걸림 고리의 길이치수는, 하부 프레임과 상기 하우징의 내벽과의 간극치수보다도 큰 것이 바람직하다. 또한, 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임이 걸린 상태에서, 하부 프레임에 형성된 상기 걸림 고리의 길이 치수는, 상기 스프링과 상기 하부 프레임과의 최대 간극 치수 이하인 것이 바람직하다.

이와 같이, 걸림 고리의 길이치수를 조정하여 형성함으로써, 하우징 내에 서모스탯 장치를 설치했을 때에, 상부 프레임과 하부 프레임과의 걸림이 어긋나지 않게 할 수 있다.

또한, 상기 상부 프레임에는 기포를 빼는 지글 밸브가 마련되고, 상기 하부 프레임의 걸림 고리 중 하나를 상기 상부 프레임의 상기 지글 밸브에 접촉하는 위치에 걸었을 때, 다른 걸림 고리는 상기 걸림 프레임에 맞닿아, 걸리지 않는 것이 바람직하다.

이와 같이, 걸림 고리가 지글 밸브에 접촉하는 위치, 즉, 지글 밸브가 정상적으로 작동하지 않는 위치에 걸고자 했을 경우에는, 상부 프레임과 하부 프레임의 조립을 할 수 없도록 구성되어 있다. 따라서, 상하프레임의 조립을 실수없이 행할 수 있고, 그 경우에는, 지글 밸브를 확실히 작동시킬 수 있다.

또한, 상기 스프링 홀더에는, 냉각수를 상기 엘리먼트 본체에 접촉시키는 복수의 연통구멍이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써, 이 연통구멍을 통해, 냉각수를 엘리먼트 본체에 접촉시켜고, 서모엘리먼트의 감온 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 이 연통구멍의 지름을 바꿈으로써, 서모엘리먼트의 응답성이 바뀌기 때문에, 이것을 조정함으로써 여러가지 응답성을 갖는 서모스탯 장치를 제조하는 것이 가능해진다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 조립 및 해체가 쉬움과 함께, 경량화 및 비용절감을 가능하게 하는 서모스탯 장치를 제공할 수 있다.

도1은, 본 발명에 관련된 서모스탯 장치의 구성을 나타내는 일부 단면도이다.

도2는, 도1의 서모스탯 장치를 하우징에 설치한 상태를 나타내는 도이다.

도3은, 도1의 서모스탯 장치의 조립 공정도이다.

도4는, 도1의 서모스탯 장치의 동작을 나타내는 도이다.

도5는, 본 발명에 관련된 서모스탯 장치의 다른 구성을 나타내는 정면도이다.

도6은, 종래의 서모스탯 장치의 구성을 나타내는 도이다.

<부호의 설명>

1 서모스탯 장치

2 서모엘리먼트

3 피스톤

4 상부 프레임

4a 걸림 프레임

5 하부 프레임

5a 걸림 고리

6 O링

7 플랜지형상 밸브체

8 스프링

9 스프링 홀더

9a 스프링 받이부

10 엘리먼트 본체

10a 단차부

11 지글 밸브

12 고무링

13 열팽창체

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 본 발명에 관련된 실시형태에 대해, 도에 의거하여 설명한다. 도1은, 본 발명에 관련된 서모스탯 장치의 구성을 나타내는 일부 단면도이다. 도2는, 도1의 서모스탯 장치를 하우징에 설치한 상태를 나타내는 도이다. 도3은, 도1의 서모스탯 장치의 조립 공정도이다. 또한, 도4는, 도1의 서모스탯 장치의 동작을 나타내는 도이다.

도1에 나타내는 서모스탯 장치(1)는, 냉각수의 온도변화를 감지하여 밸브동작을 행하는 서모엘리먼트(2)와, 이 서모엘리먼트(2)를 덮는 상부 프레임(4) 및 하 부 프레임(5)과, 상기 서모엘리먼트(2)를 둘러쌈과 함께, 상기 프레임 내에 설치된 스프링(8)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 상부 프레임(4) 및 하부 프레임(5)은, 탄성을 갖는 재료(예를 들면, 수지, 금속박판를 프레스 성형한 것)에 의해 형성되어 있다.

상기 서모엘리먼트(2)는, 온도변화에 의해 팽창·수축되는 열팽창체(13)를 내장한 금속제의 엘리먼트 본체(10)와, 상기 엘리먼트 본체(10)의 상부선단에 돌설되어, 상기 열팽창체(13)의 변화에 의해 상하 슬라이딩하는 피스톤(3)을 구비하고 있다. 또한, 이 피스톤(3)의 상단은, 상기 상부 프레임(4)의 정점부 내측면(4f)에 걸어 맞춰져 있다.

이 서모엘리먼트(2)의 둘레면에는 O링(6)이 부착됨과 함께, 그 하방에는 엘리먼트 본체(10)를 대략 덮는 수지제의 스프링 홀더(9)가 부착되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 엘리먼트 본체(10)의 둘레가장자리에는 단차부(10a)가 형성되어 있고, 이 단차부(10a)에 맞닿도록 상기 O링(6)이 부착되어 있다. 또한, 상기 엘리먼트 본체(10)의 하부를 덮는 스프링 홀더(9)에는, 상기 스프링(8)의 일단이 압접되는 플랜지형상의 스프링 받이부(9a)가 형성되어 있다. 이들 단차부(10a)와 O링(6)과 스프링 받이부(9a)에 의해 플랜지형상 밸브체(7)가 구성된다.

또한, 상기 스프링 홀더(9)의 스프링 받이부(9a)의 폭치수는, 상기 O링(6)의 지름(직경)치수와 대략 동일하게 형성되어 있다.

도시하는 바와 같이, 상기 O링(6)은, 상기 스프링(8)의 탄발력에 의해, 상기 스프링 받이부(9a)와 상기 단차부(10a)와의 사이에 고정되어 있다. 또한, 엘리먼트 본체(10)와 스프링 홀더(9)를 조립했을 때에, 엘리먼트 본체(10)의 둘레부에 형성된 각부(10c, 10d)에 스프링 홀더(9)의 내측면이 맞닿도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 스프링(8)의 탄발력을 O링(6)이 직접 받지 않고, 스프링 받이부(9a)에 의해 O링(6)으로의 탄발력이 균일화되며, O링(6)의 압착폭은 항상 일정하게 유지되어, O링(6)의 불균일한 변형을 막도록 이루어져 있다.

또한, 상기 O링(6)은, 엘리먼트 본체(10)에 대해, 접착 또는 베이킹에 의한 고정을 행하지 않아도, 냉각수의 수압에 의해 엘리먼트 본체(10)에 고정된다. 이 때문에, O링(6)은 엘리먼트 본체(10)로부터 벗어날 우려가 없다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 도시하는 O링(6)의 단면형상은 원형상이지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 그 단면형상이 직사각형상이어도 좋다.

또한, 상부 프레임(4)에는, 서모스탯 장치(1)가 하우징 내에 설치되었을 때에, 그 하우징 내를 대략 2분할하는 플랜지(4b)가 형성되어 있다. 이 플랜지(4b)의 둘레가장자리부의 전둘레에 걸쳐 돌출부(4c)가 형성되고, 이 돌출부(4c)에는 밀폐성을 향상시키기 위한 고무링(12)이 장착되어 있다. 또한, 플랜지(4b)의 중앙에는, 폐쇄밸브된 상태에 있어서 상기 플랜지형상 밸브체(7)의 표면측에 맞닿는 밸브시트(4e)가 형성되어 있다.

상기 서술한 바와 같이, 상기 스프링(8)은, 상기 서모엘리먼트(2)를 둘러싸고 설치되며, 그 일단은, 상기 플랜지형상 밸브체(7)의 이면측에 탄발적으로 맞닿음과 함께, 타단은, 하부 프레임(5)의 저면에 압접되어 있다. 이 때문에, 피스 톤(3)이 수축상태에 있을 경우에는, 스프링(8)의 탄발력에 의해 상기 플랜지형상 밸브체(7)가 상기 밸브시트(4e)에 대해 압착되어, 밸브가 폐쇄된다. 한편, 열팽창체(13)가 팽창되고, 피스톤(3)이 신장되어, 엘리먼트 본체(10)을 하방으로 눌러 내림으로써, 플랜지형상 밸브체(7)가 밸브시트(4e)로부터 떨어져, 밸브가 개방된다.

또한, 상기 스프링(8)의 직경(외경)은, 플랜지형상 밸브체(7)의 직경과 대략 동일하게 형성되어 있기 때문에, 플랜지형상 밸브체(7)가 기우는 것에 의한 슬라이딩 불량을 막아, 안정된 밸브동작을 얻을 수 있다.

또한, 상기 상부 프레임(4)의 플랜지(4b)의 하면에는 걸림 프레임(4a)이 복수 형성되고(본 실시형태에 있어서는 4개), 상기 하부 프레임(5)에는 상기 걸림 프레임(4a)에 거는 걸림 고리(5a)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 서술한 바와 같이, 하부 프레임(5)은, 탄성을 갖는 재료로 형성되어 있기 때문에, 이 탄성을 이용하여 상기 걸림 고리(5a)를 상기 걸림 프레임(4a)에 걸어 고정하여, 상기 상부 프레임(4)과 상기 하부 프레임(5)을 일체로 형성하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 스프링 홀더(9)에는, 냉각수를 상기 엘리먼트 본체(10)에 접촉시키는 복수의 연통구멍(9c)이 형성되어 있다. 이 연통구멍(9c)을 통해, 냉각수를 엘리먼트 본체(10)에 접촉시켜, 서모엘리먼트(2)의 감온 정밀도를 향상시키도록 이루어져 있다.

또한, 상기 스프링 홀더(9)에는, 상기 플랜지형상 밸브체(7)에 의한 밸브동작이 폐쇄상태일 때에, 엔진측으로부터 흘러나온 냉각수를 엔진측으로 직접 이어지는 바이패스유로로 흘려보내고, 또, 상기 밸브동작이 개방상태일 때에 상기 바이패 스유로를 폐쇄상태로 하는 바이패스밸브(9b)가 형성되어 있다.

또한, 상기 플랜지(4b)에는, 상하로 연통된 구멍(4d)이 형성되고, 이 구멍에 기포제거로서 기능하는 지글 밸브(11)가 설치되어 있다.

계속해서, 도2에 의거하여, 상부 프레임(4)과 하부 프레임(5)의 걸림부에 대해, 더 설명한다.

도2(a)는, 하우징(30) 내에 설치된 서모스탯 장치(1)의 일부 단면도, 도2(b)는, 도2(a)의 A－A평면도이다. 또한, 도2(a)에서는, 지글 밸브(11)를 생략하고 있다.

도2(a)에 나타내듯이, 상기 상부 프레임(4)과 상기 하부 프레임(5)이 걸린 상태에서, 하부 프레임(5)에 형성된 상기 걸림 고리(5a)의 길이치수L은, 하부 프레임(5)과 상기 하우징(30)의 내벽과의 간격치수S1보다도 크게 형성되어 있다.

또한, 상기 걸림 고리(5a)의 길이치수L은, 상기 스프링(8)과 하부 프레임(5)의 최대간격치수S2이하가 되도록 형성되어 있다.

즉, 이와 같이, 상기 걸림 고리(5a)를 소정의 길이치수로 형성함으로써, 서모스탯 장치(1)의 조립이 쉬워짐과 함께, 하우징(30) 내에 있어서, 상부 프레임(4)과 하부 프레임(5)의 걸림이 어긋나지 않게 이루어져 있다.

또한, 도에 나타내는 실시형태에 있어서는, 상기 걸림 고리(5a)는 서모스탯 장치(1)의 중심축방향으로 돌설되어, 걸림 프레임(4a)의 외측으로부터 걸리는 구성을 나타냈지만, 이것에 한하지않고, 걸림 고리(5a)를 서모스탯 장치(1)의 바깥방향으로 돌설하여, 걸림 프레임(4a)의 내측으로부터 걸리도록 구성해도 좋다.

이 경우, 상기 서술한 바와 같이, 걸림 고리(5a)의 길이치수L이, 스프링(8)과 하부 프레임(5)의 최대간격치수S2이하가 되도록 형성되는 것이 조립이 쉽다는 점에서 바람직하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 걸림 고리(5a)의 길이치수L이, 상기 최대간격치수S2보다 커도 좋다. 이와 같이 형성했을 경우, 상기 걸림 고리(5a)는 나선형상으로 형성된 스프링(8)의 간격을 이용하여 걸림 프레임(4a)의 내측으로부터 걸리는 것이 가능하고, 걸린 상태에 있어서는 상부 프레임(4)과 하부 프레임(5)의 걸림이 쉽게 어긋나지 않게 할 수 있다.

또한, 도2(b)에 나타내듯이, 상부 프레임(4)에서의 걸림 프레임(4a)은, 플랜지(4b)에서의 지글 밸브(11)의 설치장소를 피해서 형성되어 있다(도에서는 4개). 즉, 하부 프레임(5)의 걸림 고리(5a) 중 하나를 지글 밸브(11)에 접촉하는 위치에 걸고자 했을 때, 다른 걸림 고리(5a)는 상기 걸림 프레임(4a)의 입설부위(4g)에 맞닿아, 걸리지 않도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성되어 있기 때문에, 상하프레임의 조립을 틀림없이 행할 수 있고, 또한, 하부 프레임(5)의 걸림 고리(5a)가 상기 지글 밸브(11)에 간섭하지 않아, 지글 밸브(11)를 확실히 작동시킬 수 있다.

계속해서, 도3에 의거하여, 서모스탯 장치(1)의 조립공정에 대해 설명한다. 먼저, 도3(a)에 나타내듯이, 열팽창체(13)를 내장하는 엘리먼트 본체(10)에 O링(6)을 끼우고, 엘리먼트 본체(10)를 스프링 홀더(9)에 삽입한다.

또한, 도2(b)에 나타내듯이, 엘리먼트 본체(10)의 정상부에 형성된 피스톤용의 구멍(10b)에 피스톤(3)을 꽂아 넣음으로써, 서모엘리먼트(2)가 구성된다.

이어서, 도2(c)에 나타내듯이, 상부 프레임(4)을 상기 서모엘리먼트(2)에 씌운다. 또한, 지글 밸브(11)는, 미리, 상부 프레임(4)의 플랜지(4b)에 형성된 지글 밸브용의 구멍(4d)에 끼워 넣어 부착해 둔다.

한편, 스프링(8)의 내측에 스프링 홀더(9)가 장착된 서모엘리먼트(2)를 삽입하고, 또한, 하측프레임(5)에 의해 스프링(8)을 압축한 상태에서, 하부 프레임(5)을 상부 프레임(4)에 걸린다.

마지막으로, 도2(d)에 나타내듯이, 상부 프레임(4)의 플랜지(4b)의 둘레가장자리에 형성된 돌기부(4c)에 고무링(12)을 끼워 넣음으로써, 서모스탯 장치(1)가 완성된다(도2(e)).

이상과 같이, 서모스탯 장치(1)의 조립공정에 있어서는, 항상 일정방향으로부터 각 부품을 공급함으로써 쉽게 조립을 행할 수 있다. 이 때문에, 조립시간을 단축할 수 있어, 제조설비 및 제품의 비용을 싸게 할 수 있다.

또한, 상하프레임을 탄성을 갖는 재료에 의해 형성하고, 그 탄성을 이용하여 걸려있기 때문에, 그 해체도 쉽게 행할 수 있다. 이 때문에, 생산성이 향상함과 함께, 조립 후의 서모엘리먼트의 특성시험에 있어서 부적절한 서모엘리먼트가 있었을 경우에, 프레임을 쉽게 해체하고 엘리먼트의 교환을 행할 수 있어, 제품특성의 균일화를 쉽게 달성할 수 있다.

계속해서, 도4에 의거해, 서모스탯 장치(1)의 동작설명을 한다.

도4(a), (b)에 나타내듯이, 서모스탯 장치(1)는, 하우징(30) 내에 설치되어 이용된다. 하우징(30)에는, 엔진측으로부터의 냉각수의 유로(31)와, 라디에이터측 으로의 냉각수의 유로(32)와, 엔진측으로의 냉각수의 바이패스유로(33)가 각각 접속되어 있다.

하우징(30) 내에 있어서는, 서모스탯 장치(1)는, 하우징 내를 상부 프레임(4)의 플랜지(4b)에 의해 상하로 대략 2분할하도록 설치된다. 즉, 엔진측 유로(31) 및 바이패스유로(33)에 대해, 라디에이터측 유로(32)를 상기 플랜지(4b)에 의해 차단하도록 이루어진다.

이 상태에 있어서, 엔진측으로부터 흘러나온 냉각수, 즉, 엔진측 유로(31)로부터 하우징(30) 내로 흘러나온 냉각수는, 서모스탯 장치(1)의 서모엘리먼트(2)에 접촉한다.

냉각수의 온도가 소정의 온도보다도 낮은 경우에는, 서모엘리먼트(2)가 내장하는 열팽창체의 팽창변화가 적기 때문에, 도4(a)에 나타내듯이 플랜지형상 밸브체(7)는 닫힌 상태이다. 이 때, 바이패스밸브(9b)에 의해 바이패스유로(33)가 열린 상태이고, 또, 라디에이터측 유로(32)가 닫힌 상태가 되기 때문에, 엔진측으로부터 유입된 냉각수는, 라디에이터측으로 흐르지 않고, 바이패스유로(33)를 지나 엔진측으로 직접 순환한다.

한편, 냉각수의 온도가 소정의 온도보다도 높은 경우에는, 서모엘리먼트(2)가 내장하는 열팽창체의 팽창변화에 의해, 도4(b)에 나타내듯이 피스톤(3)이 신장하고, 이것에 의해 서모엘리먼트(2)가 눌러 내려져 플랜지형상 밸브체(7)가 열린 상태가 된다. 또한, 이 때, 바이패스밸브(9b)도 눌러 내려지기 때문에, 이것에 의해 바이패스유로(33)는 닫힌 상태가 된다.

따라서, 바이패스밸브(9b)에 의해 바이패스유로(33)가 닫힌 상태이고, 또, 라디에이터측 유로(32)가 열린 상태가 되기 때문에, 엔진측으로부터 유입된 냉각수는, 라디에이터측으로 흘러, 라디에이터에 있어서 냉각수의 온도가 낮춰진 후에 엔진측으로 순환한다.

이상, 설명한 일실시형태에 의하면, 상하프레임(4, 5)을 탄성을 갖는 재료에 의해 형성하고, 그 탄성을 이용해 걸려있기 때문에, 서모스탯 장치(1)의 조립 및 해체를 쉽게 행할 수 있다. 이 때문에, 생산성이 향상함과 함께, 조립 후의 서모엘리먼트의 특성시험에 있어서 부적절한 서모엘리먼트가 있었을 경우에, 프레임을 쉽게 해체하여 엘리먼트의 교환을 행할 수 있어, 제품특성의 균일화를 쉽게 달성할 수 있다.

또한, 상기 서술한 바와 같이, 상하프레임(4, 5)을, 예를 들면, 수지 또는, 금속박판을 프레스 성형한 것에 의해 형성함으로써, 종래의 금속제에 비해, 경량화 및 비용절감의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 플랜지형상 밸브체(7)에 O링(6)을 이용하고 있기 때문에, 종래의 고무부재의 베이킹에 의하는 것에 비해, 제조비용이 싸고, 조립이 쉬워, 더욱 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, O링(6)과 스프링(8)과의 사이에, 스프링 받이부(9a)가 개재하기 때문에, 스프링(8)의 탄발력을 O링(6)이 직접 받지 않고, 스프링 받이부(9a)에 의해 O링(6)으로의 탄발력이 균일화되어, O링(6)의 불균일한 변형을 막을 수 있다.

또한, 스프링(8)의 직경(외경)은 플랜지형상 밸브체(7)(스프링 받이부(9a)) 의 직경과 대략 동일하기 때문에, 플랜지형상 밸브체(7)가 기우는 것에 의한 슬라이딩 불량을 막아, 안정된 밸브동작을 얻을 수 있다.

또한, 상부 프레임(4)과 하부 프레임(5)의 걸림에 있어서는, 걸림 고리(5a)의 길이를 소정의 치수로 형성함으로써, 하우징(30) 내에 있어서, 걸린 상부 프레임(4)과 하부 프레임(5)이 어긋날 일은 없다.

또한, 걸림 프레임(4a)은, 플랜지(4b)에서의 지글 밸브(11)의 설치장소를 피해 형성되어 있기 때문에, 하부 프레임(5)의 걸림 고리(5a)가 상기 지글 밸브(11)에 간섭할 일은 없다.

덧붙여, 스프링 홀더(9)에는, 냉각수를 상기 엘리먼트 본체(10)에 접촉시키는 복수의 연통구멍(9c)이 형성되어 있기 때문에, 이 연통구멍(9c)을 통해, 냉각수를 엘리먼트 본체(10)에 접촉시킬 수 있어, 서모엘리먼트(2)의 감온 정밀도를 억제할 수 있다. 또한, 이 연통구멍(9c)의 지름을 바꿈으로써, 엘리먼트 본체(10)의 응답성이 바뀌기 때문에, 이것을 조정함으로써 여러 가지 응답성을 갖는 서모스탯 장치를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 적어도 걸림 고리(5a)를 갖는 하부 프레임(5)이 탄성을 갖는 재료(예를 들면, 수지, 금속박판을 프레스 성형한 것)에 의해 형성되어 있으면 좋으므로, 도5에 나타내듯이 상부 프레임(4)을 하우징(30) 내에 일체형성해도 좋다. 즉, 걸림 프레임(4a)을 하우징(30)과 일체형성해도, 하부 프레임(5)의 탄성을 이용하여, 서모스탯 장치(1)를 하우징(30) 내에 쉽게 조립할 수 있다.

본 발명은, 예를 들면, 자동차 등에 사용되는 내연기관의 냉각수 온도를 가변제어하는 냉각수 온도제어계에 있어서, 수온가변제어를 행하는 서모스탯 장치에 적합하게 이용할 수 있다.

Claims

냉각수가 흐르는 복수의 유로에 연결된 하우징 내에 설치되어, 상기 냉각수의 온도변화에 따라 상기 유로를 밸브동작에 의해 연통 또는 차단하는 서모스탯 장치로서,

상기 온도변화에 의해 상하 슬라이딩하는 피스톤을 가짐과 함께 둘레가장자리에 플랜지형상 밸브체를 갖고, 또, 상기 피스톤의 진퇴동작에 의해 상기 플랜지형상 밸브체를 밸브동작시키는 서모엘리먼트와, 상기 서모엘리먼트를 둘러싸고 설치되며, 상기 플랜지형상 밸브체의 이면측에 일단이 탄발적으로 압접된 스프링과, 상기 플랜지형상 밸브체의 표면측에 맞닿는 밸브시트가 형성된 상부 프레임과, 상기 스프링의 타단이 압접하는 하부 프레임을 구비하고,

상기 상부 프레임에는 걸림 프레임이 형성됨과 함께, 상기 하부 프레임에는 상기 걸림 프레임에 걸리는 복수의 걸림 고리가 형성되고, 적어도 상기 하부 프레임이 탄성을 갖는 재료로 형성됨으로써, 탄성을 이용하여 상기 걸림 고리를 상기 걸림 프레임에 걸어 고정하여, 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임을 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.
제1항에 있어서, 둘레가장자리에 단차부가 형성된 엘리먼트 본체와, 상기 단차부에 맞닿은 상태에서 상기 엘리먼트 본체의 둘레면에 부착된 O링을 구비하고,

상기 플랜지형상 밸브체는, 적어도 상기 단차부와 상기 O링에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.
제2항에 있어서, 상기 서모엘리먼트는, 상기 스프링 내에 설치된 스프링 홀더를 더 구비하고, 상기 스프링 홀더는, 상기 스프링의 일단이 맞닿는 플랜지형상의 스프링 받이부를 가지며,

상기 플랜지형상 밸브체는, 상기 단차부와 상기 스프링 받이부와, 상기 단차부와 상기 스프링 받이부와의 사이에 마련된 상기 O링에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.
제3항에 있어서, 상기 스프링 홀더의 스프링 받이부의 폭치수는, 상기 O링의 지름치수와 동일한 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임이 걸린 상태에서, 하부 프레임에 형성된 상기 걸림 고리의 길이치수는, 하부 프레임과 상기 하우징의 내벽과의 간격치수보다도 큰 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임이 걸린 상태에서, 하부 프레임에 형성된 상기 걸림 고리의 길이치수는, 상기 스프링과 상기 하부 프레임과의 최대 간격치수 이하인 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 프레임에는 기포를 빼는 지글 밸브가 마련되고, 상기 하부 프레임의 걸림 고리 중 하나를 상기 상부 프레임의 상기 지글 밸브에 접촉하는 위치에 걸렸을 때, 다른 걸림 고리는 상기 걸림 프레임에 맞닿아, 걸리지 않는 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.
제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스프링 홀더에는, 냉각수를 상기 엘리먼트 본체에 접촉시키는 복수의 연통구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.