KR20050024316A - 자동 온도조절장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 필요 최소한의 구성부품 점수로, 가공성, 조립성의 향상, 코스트 저감을 도모할 수 있고, 또 장치 전체의 컴팩트화도 가능해지는 자동 온도조절(서모스탯)장치를 얻는다.

(해결 수단) 제1의 유체 통로 3b를 개폐하는 제1 밸브 본체 22와 제2 유체 통로 3d를 개폐하는 제2 밸브 본체 23을 구비하고, 이러한 밸브 본체를 유체의 온도 변화에 따른 작동체 21의 움직임에 연동하여 일체로 동작시킴으로써, 제1 유체 통로 및 제2 유체 유로의 일방을 개방하고, 타방을 폐쇄하도록 구성되어 있다. 작동체는 온도 변화에 따라 팽창, 수축하는 성질을 갖는 열팽창체 32를 일단측에 봉입하고, 타단측의 개구로부터 피스톤 33을 자유자재로 진퇴 동작 하도록 지지하는 케이스 31을 구비하고 있다. 이 케이스의 타단측 개구 부분에 설치한 외향 플랜지부 36을 제1 밸브 본체로 한다.

Description

자동 온도조절장치{THERMOSTAT APPARATUS}

본 발명은, 예컨대 자동차 등에 사용되는 내연기관(이하, 엔진이라고 한다)을 냉각하는 냉각수를 열교환기(이하, 라지에이터라고 한다)와의 사이에서 순환시키는 엔진의 냉각수 회로에 있어서, 냉각수의 온도 변화에 따라 작동함으로써 엔진 냉각수의 흐름을 전환하여 냉각수 온도를 제어하기 위해 사용되는 온도 감지식 자동 밸브인 자동 온도조절장치에 관한 것이다.

자동차용 엔진에 있어서, 이것을 냉각하기 위해서는 일반적으로는 라지에이터를 사용한 수냉식의 냉각 시스템이 사용되고 있다. 종래부터 이런 종류의 냉각 시스템에 있어서는, 엔진에 도입하는 냉각수의 온도를 제어할 수 있도록 라지에이터 측으로 순환시키는 냉각수량을 조절하는 열팽창체를 사용한 자동 온도조절장치 혹은 전기 제어에 의한 밸브 유닛이 사용되고 있다.

즉, 상기 열팽창체를 사용한 자동 온도조절장치 혹은 전기 제어에 의한 밸브 유닛등에 의한 제어 밸브를 냉각수 통로의 일부, 예를 들어 엔진의 입구측 또는 출구 측에 설치하고, 냉각수 온도가 낮은 경우에 이 제어 밸브를 닫아, 냉각수를 라지에이터를 경유하지 않고 바이패스 통로를 통해 순환시키고, 또 냉각수 온도가 높아진 경우는 제어 밸브를 열어 냉각수를 라지에이터를 통해 순환시키면 냉각수의 온도를 필요한 상태로 제어할 수 있다.

자동 온도조절장치를 사용한 자동차용 엔진의 냉각 시스템(냉각수 온도 제어계)의 전체의 개요를 도 6을 이용하여 이하에 설명한다.

도 6에 있어서, 1은 실린더 블록 및 실린더 헤드에 의해 구성된 내연기관으로서의 자동차용 엔진이며, 이 엔진 1의 실린더 블록 및 실린더 헤드 내에는 화살표 a로 나타낸 냉각수 통로가 형성되어 있다.

2는 열교환기, 즉 라지에이터이며, 이 라지에이터 2에는 널리 알려진 바와 같이 냉각수 통로가 형성되어 있고, 라지에이터 2의 냉각수 입구부 2 a 및 냉각수 출구부 2 b는 상기 엔진 1과의 사이에서 냉각수를 순환시키는 냉각수 회로 3에 의해 접속되어 있다.

이 냉각수 회로 3은 엔진 1에 설치된 냉각수의 출구부 1 c부터 라지에이터 2에 설치된 냉각수의 입구부 2 a까지 연통하는 유출측 냉각수로 3 a와, 라지에이터 2에 설치된 냉각수의 출구부 2 b부터 엔진 1에 설치된 냉각수의 입구부 1 b까지 연통하는 유입측 냉각수로 3 b와, 이들 냉각수로 3 a, 3 b의 중간 부위를 접속하는 바이패스 통로 3 c로 구성되어 있다.

이러한 엔진 1, 라지에이터 2, 냉각수로 3에 의해 냉각수 순환로가 형성되어 있다.

이러한 냉각수 회로 3에 있어서의 냉각수의 흐름과 유량을 이 냉각수의 온도에 따라 제어하기 위한 자동 온도조절장치 5를, 상기 엔진 1의 입구측의 냉각수로 3 b의 중간이고 라지에이터 2와 상기 바이패스 통로 3 c로부터의 냉각수를 전환 제어할 수 있는 교차부에 설치하고 있다. 또한 도면 중 3 d는 이 교차부부터 엔진 1의 입구부 1 b에 이르는 냉각수로이다.

또, 도 6에서는 도시를 생략했지만, 엔진 1의 입구부 1 b부분에는, 엔진 1의 도시하지 않은 크랭크 샤프트의 회전에 의해 회전축이 회전되어 냉각수를 냉각수로 3내에서 강제적으로 순환시키기 위한 워터 펌프가 배치되어 있다. 또한 도면중 부호 6은 라지에이터 2에 강제적으로 냉각풍을 받아들이기 위한 냉각 팬 유닛으로, 팬과 이것을 회전 구동하는 전동 모터로 구성되어 있다.

이러한 냉각수 회로 3에 있어서의 냉각수의 흐름은 자동 온도조절장치 5에 의해 전환 제어된다. 즉, 냉각수 온도가 낮을 때는 냉각수를 바이패스 통로 3 c를 통해 순환시키고, 냉각수 온도가 높아졌을 때는 이 바이패스 통로 3 c가 아니라 라지에이터 2측을 순환시켜 엔진 1에 냉각수를 공급하도록 구성되어 있다.

상기 자동 온도조절장치 5는, 도 7에 나타내는 바와 같이 유체의 온도 변화에 따라 작동하는 작동체 7의 일단측(여기에서는 상단측)에 제1 밸브체 8을 설치하고, 그 작동체 7의 타단측(여기에서는 하단측)에 제2 밸브체 9를 설치하여, 제1 밸브체 8을 밸브 닫힘 위치에 탄성지지하는 탄성지지 수단인 코일 스프링 10과, 본체 프레임 11을 구비하고 있다.

상기 작동체 7은 이른바 서모 엘리먼트라 불리는 것으로, 온도 감지부 7 a와 가이드부 7 b로 이루어지고, 유체의 온도를 감지하여 팽창 수축되는 왁스 등의 열팽창체 7 c를 온도 감지부 7 a에 내장하여, 온도 감지부 7 a의 선단으로부터 연장된 가이드부 7 b에 피스톤 로드 7 d를 끼우고 있다. 또, 피스톤 로드 7 d의 선단에는 피스톤 로드 7 d의 선단을 누르는 가압지지체 12가 설치되어 있다.

상기 제1 밸브체 8은 가이드부 7 b에 설치되어 있고, 가압지지체 12가 제1 밸브체 8의 밸브 시트가 된다. 또, 가압지지체 12는 외측에 수로와의 장착부 12 a를 돌출 설치하고 있다. 12 b는 패킹이다.

상기 제2 밸브체 9는 온도 감지부 7 a의 후단으로부터 연장된 밸브봉 13에 고정구 13 a로 장착되어 있고, 그 제2 밸브체 9와 온도 감지부 1 a와의 사이에 설치된 코일 스프링 14로 제2 밸브체 9가 밸브봉 13의 단부측으로 탄성지지되어 있다.

상기 탄성지지 수단인 코일 스프링 10은, 제1 밸브체 8와 프레임 11과의 사이에 축퇴 설치하고, 제1 밸브체 8을 항상 밸브 닫힘 위치에 탄성지지하고 있다.

이러한 자동 온도조절장치 5는, 제1 밸브체 8이 냉각수로 3 b를 개폐하고, 제2 밸브체 9가 바이패스 통로 3 c를 개폐하도록 위치시키고 있고, 다음과 같이 작동한다.

즉, 온도 감지부 7 a내의 열팽창체 7 c가 냉각수온의 상승에 의해 팽창되어 피스톤 로드 7 d를 압압하게 되어, 작동체 5가 코일 스프링 10의 탄성지지력에 저항해 작동한다. 이에 의해 제1 밸브체 8이 개방 위치로 이동해 냉각수로 3 b를 개방하게 됨과 동시에, 제2 밸브체 9가 밸브 닫힘 위치로 이동해 바이패스 통로 3 c를 폐쇄하게 된다. 또, 냉각수온의 하강에 의해 열팽창체 7 c가 수축되어, 피스톤 로드 7 d의 압압력이 약해져 가 코일 스프링 10의 탄성지지력으로 제1 밸브체 2를 밸브 닫힘 위치로 이동시켜 수로 3 b를 폐쇄함과 동시에, 제2 밸브체 9를 밸브 열림 위치로 이동시켜 바이패스 통로 3 c를 개방하게 된다.

이와 같이 자동 온도조절장치 5는, 온도 감지식 자동 밸브로서 엔진의 냉각수 회로 3내에서, 엔진 워터 재킷 1으로부터의 따뜻해진 냉각수와 라지에이터 2로부터의 차가워진 냉각수를 혼합 및 전환함으로써, 엔진 워터 재킷 1에 보내지는 냉각수온을 적정 온도로 제어하고 있다.

이러한 구성에 의한 자동 온도조절장치 5에 있어서, 바이패스 통로 3 c를 개폐하는 제2 밸브체 9의 주위에 냉각수의 흐름을 차단하는 제어판을 설치하고, 이 제어판을 설치함으로써, 바이패스 통로 3 c를 지나 온 냉각수를, 작동체 7에 있어서의 온도 감지부 7 a로 원활하게 유도함과 동시에, 이 작동체 7의 근방에서 유체의 교반 작용이 일어나도록 구성하여, 작동체 7 근방에서의 온도 분포의 균일화를 도모함으로써, 냉각수의 흐름과 유량과의 정확한 제어와 뛰어난 응답성을 얻으려고 한 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1]

일본 특허공보 평 6－39190호

상술한 종래 구조에 의한 자동 온도조절장치 5에서는, 바이패스 통로 3 c를 개폐하기 위한 제2 밸브체 9에 의한 바이패스 밸브 구조가 복잡하여, 구성부품 점수가 많고, 조립성이 나쁘고, 또한 부품 관리가 어려워, 동작상에서의 신뢰성을 확보하는데 문제인 것 등의 문제점이 있었다.

즉, 상술한 종래 구조의 자동 온도조절장치 5에서는, 서모 엘리먼트로서의 작동체 7의 일단측의 가이드부 7 b에 제1 밸브체 8을 부설하는 데에 있어서는, 가이드부 7 b의 외주에 제1 밸브체 8을 압입해 설치하고 있고, 게다가 그 압입이 조금이라도 어긋나지 않도록 어긋남을 방지하는 스토퍼 링(C링, E링 등 )을 설치하는 것이 필요하여, 구성부품 점수가 많아, 조립성 면에서 문제였다. 게다가 이러한 구조에서는, 압입을 위해 각 부의 정밀도가 요구되어 가공성 면에서도 문제가 되었다.

또, 상술한 종래 구조에서는, 서모 엘리먼트로서의 작동체 7의 하단에, 밸브봉 13, 이 밸브봉 13의 선단에 고정구 13 a에 의해 설치되는 제2 밸브체 9, 이 제2 밸브체 9를 탄성지지하는 코일 스프링 14등을 설치하는 것이 필요하여, 구성부품 점수가 많고 조립도 번거로웠다.

게다가 상술한 제2 밸브체 9에 의한 바이패스 밸브는, 바이패스 통로 3 c의 개구단을, 하우징 내에서 개폐하는 구조이기 때문에, 이 하우징의 크기나 형상에 따라 밸브봉 13의 길이, 제2 밸브체 9의 형상 등을 적절하게 설정하는 것이 필요하여, 부품 관리상 번잡하고, 비용 상승을 초래한다.

또, 상술한 특허 문헌 1에서는, 냉각수를 교반하여 온도 감지부 7 a에서의 정밀도를 확보하기 위해, 제어판을 설치할 필요가 있어, 부품 점수가 더욱 증가되는 문제도 있었다.

도 1 은 본 발명과 관련되는 자동 온도조절장치의 일 실시형태를 나타내고, 자동 온도조절장치 전체의 개략 구성을 설명하기 위한 요부 단면도이다.

도 2 는 도 1의 자동 온도조절장치를 엔진의 냉각수 회로 중에 장착한 상태로서, 라지에이터측의 제1 밸브가 열림 상태에 있고, 바이패스 통로측의 제2 밸브가 닫힘 상태에 있을 때의 측단면도이다.

도 3 은 도 2 상태로부터 라지에이터측의 제1 밸브가 닫힘 상태가 되고, 바이패스 통로측의 제2 밸브가 열림 상태로 되었을 때의 측단면도이다.

도 4 는 도 3의 자동 온도조절장치를 옆에서 본 외관도이다.

도 5 는 본 발명과 관련되는 자동 온도조절장치에 사용한 서모 엘리먼트를 나타내는 요부 단면도이다.

도 6 은 자동 온도조절장치를 엔진의 입구 측에 장착한 엔진 냉각수 회로를 나타내는 설명도이다.

도 7 은 종래의 자동 온도조절장치의 일례를 설명하기 위한 요부 단면도이다.

(도면의 주요 부호에 대한 설명)

1 : 엔진

1b : 엔진 입구부

1c : 엔진 출구부

2 : 라지에이터

3 : 냉각수 회로

3a, 3b : 냉각수로

3c : 바이패스 통로

3d : 냉각수로

20 : 자동 온도조절장치

21 : 서모 엘리먼트

22 : 제1 밸브를 구성하는 제1 밸브체

23 : 제2 밸브를 구성하는 제2 밸브체

24 : 코일 스프링(탄성지지 수단)

25 : 프레임

26 : 캡

26a : 걸림부

26b : 밸브 시트

31 : 케이스

31a : 외향 플랜지

32 : 왁스

33 : 피스톤

34 : 가이드 부재

35 : 시일 부재

36 : 플랜지 형상 부재(걸림부재)

37 : 용접 부분

38 : 피복부

41 : 통형부

42 : 개구부

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 예를 들어 엔진의 냉각 시스템에 있어서 냉각수를 냉각수 온도에 따라 제어하여 순환시키기 위한 자동 온도조절장치 전체의 구성을 다시 검토하여 각 부의 구성부품 점수를 삭감해 조립성이나 가공성을 향상시키는 것과 동시에 코스트 저감을 꾀해, 자동 온도조절장치로서의 성능을 더욱 발휘시킬 수 있는 자동 온도조절장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

이러한 목적으로 부응하기 위해 본 발명(청구항 1 기재의 발명)과 관련되는 자동 온도조절장치는, 제1 유체 유로를 개폐하는 제1 밸브체와, 제2 유체 유로를 개폐하는 제2 밸브체를 구비하고, 이러한 밸브체를, 유체의 온도 변화에 따른 작동체의 움직임에 연동하여 일체로 동작시킴으로써, 제1 유체 유로 및 제2 유체 유로의 일방을 개방하고, 타방을 폐쇄하도록 구성되어 있는 자동 온도조절장치에 있어서, 상기 작동체는, 온도 변화에 따라 팽창, 수축하는 성질을 갖는 열팽창체를 일단측에 봉입하고, 타단측의 개구로부터 피스톤을 진퇴 동작 자유롭게 지지하는 케이스를 구비하여 이루어지고, 이 케이스의 타단측 개구 부분에 형성한 외향 플랜지부를, 상기 제1 밸브체로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명(청구항 2 기재의 발명)과 관련되는 자동 온도조절장치는, 청구항 1 기재의 자동 온도조절장치를 구체적으로 한정한 것으로, 상기 제1 밸브체가 되는 외향 플랜지부는, 상기 작동체의 케이스에 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명(청구항 3 기재의 발명)과 관련되는 자동 온도조절장치는, 청구항 1 기재의 자동 온도조절장치를 구체적으로 한정한 것으로, 상기 제1 밸브체가 되는 외향 플랜지부는, 상기 작동체의 케이스의 일부에 일체적으로 형성한 플랜지 형상 부재에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명(청구항 4 기재의 발명)과 관련되는 자동 온도조절장치는, 청구항 3 기재의 자동 온도조절장치를 구체적으로 한정한 것으로, 상기 플랜지 형상 부재는, 케이스의 일부에 용접으로 고착되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명(청구항 5 기재의 발명)과 관련되는 자동 온도조절장치는, 제1 유체 유로를 개폐하는 제1 밸브체와, 제2 유체 유로를 개폐하는 제2 밸브체를 구비하고, 이러한 밸브체를, 유체의 온도 변화에 따른 작동체의 움직임에 연동하여 일체로 동작시킴으로써, 제1 유체 유로 및 제2 유체 유로의 일방을 개방하고, 타방을 폐쇄하도록 구성되어 있는 자동 온도조절장치에 있어서, 상기 작동체는, 온도 변화에 따라 팽창, 수축하는 성질을 갖는 열팽창체를 일단측에 봉입하고, 타단측의 개구로부터 피스톤을 진퇴 동작 자유롭게 지지하는 케이스를 구비하여 이루어지고, 상기 작동체를 구성하는 케이스의 일단부를 슬라이딩 자유롭게 지지하는 통형부를, 자동 온도조절장치의 본체 프레임에 설치함과 동시에, 이 통형부의 일부에, 상기 케이스의 일단측 부분에서 개폐되는 개구부를 형성하고, 이 케이스의 일단측 부분을, 상기 제2 밸브체로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명(청구항 6 기재의 발명)과 관련되는 자동 온도조절장치는, 청구항 5 기재의 자동 온도조절장치를 구체적으로 한정한 것으로, 상기 통형부의 선단부를, 상기 제2 유체 유로를 구성하는 통로 내에 면하게 하고, 이 통형부 내를, 제2 유체 유로의 일부로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명(청구항 7 기재의 발명)과 관련되는 자동 온도조절장치는, 청구항 5또는 청구항 6에 기재의 자동 온도조절장치를 구체적으로 한정한 것으로, 상기 작동체의 일단부는, 이 작동체가 유체의 온도 변화에 따라 작동하기 위한 온도 감지부인 것을 특징으로 한다.

본 발명(청구항 8 기재의 발명)과 관련되는 자동 온도조절장치는, 청구항 1내지 청구항 7 중 어느 1항에 기재의 자동 온도조절장치를 구체적으로 한정한 것으로, 상기 작동체는, 상기 케이스 내부에서 축선방향을 따라 배치되어 내측단이 상기 열팽창체 내에 면하는 것과 동시에 외측단이 케이스의 타단측 개구로부터 외측으로 돌출됨으로써 열팽창체의 팽창, 수축에 따라 진퇴 동작하는 피스톤과, 상기 케이스 내의 타단측 부분에 배치되어 상기 피스톤을 슬라이딩 자유롭게 지지하는 가이드 부재와, 상기 케이스 내에서 이 가이드 부재의 내측단 부분에 배치되어 상기 열팽창체를 케이스 내의 타단측에 봉입하는 시일 부재를 구비하고, 상기 케이스는, 상기 가이드 부재를 끼워넣기 위한 개구부를 갖고 이 개구부와 반대측의 단부에 구면 형상의 내주면을 갖는 바닥이 있는 부분이 형성되어 있는 대략 바닥이 있는 통형을 나타내는 중공 용기로서 형성되고, 상기 가이드 부재는, 축선 상에 관통구멍을 갖고 외주부가 상기 케이스의 내주 형상을 본떠 수지 성형됨과 동시에, 상기 케이스 내부에서 상기 가이드 부재의 내측단과 상기 열팽창체와의 사이에 상기 시일 부재가 개재되어 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명(청구항 9 기재의 발명)과 관련되는 자동 온도조절장치는, 청구항 8 기재의 자동 온도조절장치를 구체적으로 한정한 것으로, 상기 케이스는, 대략 동일 지름 치수를 갖는 바닥이 있는 통형의 중공 용기이며, 이 케이스 내부에서 그 바닥이 있는 부분 측에는 열팽창체가 충전됨과 동시에, 이 열팽창체에 시일 부재를 통해 내측단이 면하는 가이드 부재가, 이 케이스 개구부로부터 끼워넣어지도록 구성되어 있고, 이 가이드 부재는, 이 케이스의 개구부에 일체적으로 형성한 걸림부재에 의해 위치 결정되어 내설되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명(청구항 1내지 청구항 4에 기재의 발명)에 의하면, 작동체를 구성하는 케이스의 개구단 부분에 형성한 외향 플랜지부를, 제1 유체 유로(메인 통로)를 개폐하는 제1 밸브체로서 이용하고 있기 때문에, 종래 구조에 비해, 구성부품 점수가 적어, 조립성, 가공성 면에서 우수함과 동시에, 대폭적인 코스트 저감을 꾀할 수 있다.

본 발명(청구항 5내지 청구항 7 기재의 발명)에 의하면, 자동 온도조절장치의 프레임과 서모 엘리먼트에 의해 제2 유체 유로(바이패스 통로)를 개폐하는 밸브를 구성하고 있기 때문에, 구성부품 점수가 적어, 조립성, 가공성, 코스트 저감의 면에서 우수하다.

또, 본 발명(청구항 5 기재의 발명)에 의하면, 제2 유체 유로(바이패스 통로)를 개폐하는 밸브를, 장치 프레임에 일체로 형성한 통형부에 의해 구성하고 있고, 이 통형부의 선단측을, 바이패스 통로에 접속해 이 통형부 내부만을 제2 유체 유로로부터의 유체가 유입(또는 유출)되도록 구성하였기 때문에, 작동체에 가로방향으로부터 가해지는 유체류에 의한 유체압이 작아, 편마모를 저감할 수 있다.

또한 본 발명(청구항 7 기재의 발명)에 의하면, 상기 밸브 부분을 지나는 유체는 반드시 온도 감지부를 지나 흐르기 때문에, 유체가 확실히 혼합되어 필요한 온도를 감지할 수 있기 때문에, 온도 헌팅 등의 문제점도 없고, 유체 온도에 따른 제어를 필요한 상태에서 실시할 수 있다. 또, 유체의 흐름을 통형부에서 제어할 수 있기 때문에, 상술한 특허 문헌 1 에서 사용한 것 같은 제어판은 필요없어, 이 점에서도 부품 점수를 삭감할 수 있다.

본 발명(청구항 1내지 청구항 9의 어느 1항에 기재의 발명)에 의하면, 서모 엘리먼트의 구조도 간소화하여, 그 구성부품 점수도 적을 뿐만 아니라, 이 서모 엘리먼트에 용접 등으로 제1 밸브체를 직접 설치하기 때문에, 각 부의 가공 정밀도도 확보하고, 게다가 부품 점수의 삭감, 조립성, 가공성의 향상, 코스트 저감을 꾀할 수 있다.

발명의 실시형태

도 1내지 도 5는 본 발명과 관련되는 자동 온도조절장치의 일 실시형태를 나타내고, 이 실시형태에서는, 엔진의 냉각 시스템에 있어서 엔진의 입구 측에 부설되어 냉각수 온도를 제어하기 위해 사용한 경우를 설명한다.

이러한 도면에 있어서, 부호 20으로 나타내는 온도 감지식 자동 밸브인 자동 온도조절장치는, 도 2나 전술한 종래예를 나타내는 도 6으로부터 명확한 바와 같이 라지에이터 2측의 냉각수로 3 b와, 엔진 출구부 1 c 측에서의 바이패스 통로 3 c와의 교차부에 부설되어, 이러한 통로에 의해 구성되는 제1, 제2 유체 유로에서의 냉각수의 흐름을 선택적으로 전환하여 엔진 입구부 1 b에 이르는 냉각수로 3 d에 급송 하기 위해 이용된다. 여기서, 제1 유체 유로는, 냉각수로 3 b부터 냉각수로 3 d에 이르는 것이고, 제2 유체 유로는, 상기 바이패스 통로 3 c부터 냉각수로 3 d에 이르는 것으로 하여 이하에 설명한다.

이 자동 온도조절장치 20은, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이 냉각수의 온도 변화에 따라 작동하는 작동체로서의 서모 엘리먼트 21와, 이 서모 엘리먼트 21에 일체 또는 일체적으로 설치되어 제1, 제2 유체 유로를 개폐하기 위한 제 1, 제2 밸브체 22, 23과, 제1 밸브체 22를 밸브 닫힘 위치에, 제2 밸브체 23을 밸브 열림 위치에 부설하는 탄성지지 수단인 코일 스프링 24와, 이들 주위를 덮는 프레임 25를 구비하고 있다.

여기서, 상기 프레임 25의 상부에는, 후술하는 서모 엘리먼트 21의 피스톤의 상단부를 거는 걸림부 26 a를 상측으로 돌출설치한 캡 26이, 이 프레임 25에 일체적으로 연결되어 있다. 이 캡 26의 외주 플랜지부에는, 패킹 27이 설치되어 도 2~도 4에 나타내는 바와 같이 장치 하우징의 일부에 액밀성을 유지해 걸림 지지된다. 또한 이 캡 26의 내주 가장자리 부분에는, 상기 제1 밸브체 22에 대한 밸브 시트 26 b가 설치되고, 이것에 의해 제1 유체 유로에서의 냉각수의 흐름을 개폐하는 제1 밸브가 구성된다.

상기 서모 엘리먼트 21은, 도 5에 나타내는 바와 같이 구성되어 있다. 이것을 상술하면, 이 서모 엘리먼트 21은, 대략 동일 지름 치수를 갖는 바닥이 있는 통형의 중공 용기로 이루어지는 금속제 케이스 31을 구비하고, 그 바닥이 있는 부분에 케이스 31 외부로부터의 열영향을 받아 열팽창, 열수축하는 열팽창체로서의 왁스 32가 봉입되어 있다.

여기서, 이 실시형태에서는, 케이스 31의 길이방향의 일부에 단차부 31 a가 형성되고, 바닥이 있는 부분이 소직경, 개구측이 대직경으로 형성되어 있다. 이것은, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이 자동 온도조절장치 20으로서 조립했을 때의 빠짐 방지, 및 후술하는 시일 부재 35의 위치 결정을 위한 부분이다. 무엇보다도 왁스 32의 충전량을 일정하게 관리함으로써, 이 케이스 31을 스트레이트로 할 수도 있다.

이 케이스 31 내부에는, 피스톤 33이 축선방향을 따라 배치되고, 그 내측단이 상기 왁스 32내에 면하는 것과 동시에, 외측단이 케이스 31의 개구부로부터 외측으로 돌출되어, 상기 왁스 32의 팽창, 수축에 따라 축선 상을 진퇴 동작하도록 구성되어 있다. 또한 피스톤 33의 케이스 31내로의 퇴출 동작은, 외부에 형성한 리턴 스프링 등의 탄성지지력(이 실시형태에서는 코일 스프링 24)에 의해 행해진다.

도면 중, 부호 34는 상기 피스톤 33을 슬라이딩 자유롭게 지지하는 가이드 부재이며, 대략 원통형을 나타내도록 형성되어 상기 케이스 31 내부에 일단측(개구부측)에서 끼워넣음으로써 내설되어 있다.

상기 케이스 31내에서 이 가이드 부재 34의 내측단 부분에는, 상기 왁스 32를 케이스 31내의 바닥이 있는 부분에 봉입하는 시일 부재 35가 개재되어 배치되어 있다. 또한 도면 중 34 a는 상기 피스톤 33을 슬라이딩 자유롭게 지지하는 관통구멍이다.

상기 케이스 31의 개구부 근처의 부분에는, 상기 가이드 부재 34의 외측단을 거는 대략 외향 플랜지 형상을 나타내는 플랜지 형상 부재 36이 일체적으로 설치되고, 이것에 의해 가이드 부재 34는, 케이스 31내에 필요한 상태로 위치 결정되어 내설되어 있다. 이 플랜지 형상 부재 36의 중앙부에는, 상측을 향해 돌출설치된 통 형의 지지부 36 a가 형성되고, 이 지지부 36 a는 상기 가이드 부재 34로부터 돌출되어 있는 피스톤 33의 외주부를 필요한 탄성력으로 슬라이딩 자유롭게 지지함과 동시에 상기 케이스 31 내부로의 냉각수의 침입을 방지하도록 구성되어 있다. 여기서, 이 플랜지 형상 부재 36은, 상기 케이스 31의 개구부에 형성한 외향 플랜지 31 b와 스폿 용접 또는 레이저 용접 등에 의해 용접되어 고착되어 있다.

도 5중, 부호 38은 내열성을 갖는 합성 수지 또는 고무 부재로 이루어지는 피복부이고, 이 피복부 38은 플랜지 형상 부재 36의 지지부 36 a를 포함한 표면부로부터 외주부를 되접어 꺽어 이면측에까지 형성되어 있다. 이 플랜지 형상 부재 36의 외주부는, 상기 제1 유체 유로를 개폐하는 제1 밸브체 22로서 기능하는 것으로, 상기 캡 26의 밸브 시트 26 b에 밸브 닫힘시에 착좌된다.

이러한 구성에 의한 서모 엘리먼트 21은, 종래 일반적이었던 슬리브 타입이나 다이어프램 타입의 서모 엘리먼트가 갖는 문제점을 전부 해소하여, 필요 최소한의 구성부품 점수로, 코스트 저감화도 도모할 수 있고, 게다가 열팽창체의 팽창, 수축에 따른 체적 변화에 따라 피스톤의 필요한 스트로크에 의한 진퇴 동작을 얻을 수 있으며, 또 응답성이나 내구성 면에서도 우수한 서모 엘리먼트를 얻을 수 있는 것이다. 게다가 상술한 서모 엘리먼트 21에서는, 케이스 31, 가이드 부재 34 등의 형상, 구조가 더 한층 간단해져, 가공성, 조립성, 코스트 저감을 더 한층 효과적으로 꾀할 수 있다는 이점도 있다.

이러한 서모 엘리먼트 21에 있어서, 본 발명에 의하면, 케이스 31 선단의 바닥이 있는 부분으로 왁스 32를 넣은 온도 감지부는, 제2 밸브체 23로서 이용되고 있다. 즉, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이 프레임 25의 하단에는, 서모 엘리먼트 21의 케이스 31의 하단 부분을 슬라이딩 자유롭게 지지하는 통형부 41이 일체로 설치되어 있다. 그리고, 이 통형부 41의 선단측을, 상기 제2 유체 유로(바이패스 통로 3 c측)에 접속하여 이 통형부 41 내부를 제2 유체 유로의 유체가 흐르도록 구성되어 있다.

또, 이 통형부 41의 일부에 서모 엘리먼트 21의 타단부에 의한 제2 밸브체 23에 의해 개폐되는 개구부 42를 창으로서 설치하고 있다.

여기서, 이러한 통형부 41을 프레임 25에 일체로 설치하면, 제2 밸브를 구성하는 부재를 최소한으로 하여, 전체적으로 부품 점수를 삭감할 수 있다. 게다가 이 통형부 41의 선단을, 제2 유체 유로(바이패스 통로 3 c측)를 구성하는 하우징의 통로구멍에 삽입함으로써, 통형부 41내를 제2 유체 유로로 할 수 있어 종래 장치에 비해 부품 점수의 삭감 효과도 발휘시킬 수 있다.

상술한 구성에 의한 자동 온도조절장치 20에 있어서, 냉각수 온도가 낮을 때는, 도 1, 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이 피스톤 33은 왁스 32내에 면하여 케이스 31에 대한 상대적인 돌출량이 작아지고 있다. 이 때에는, 코일 스프링 24의 탄성지지력에 의해 서모 엘리먼트 21은, 도면 중 상측으로 탄성지지되고 있고, 이에 의해 제1 밸브체 22는 밸브 닫힘 위치에 있고, 또 제2 밸브체 23은 밸브 열림 위치에 있다.

이 때에는, 바이패스 통로 3 c로부터의 냉각수가, 제2 유체 유로에 의해 엔진 입구부 1 b로 흘러 엔진 1으로 되돌아간다.

냉각수 온도가 높아지면, 그 상태가 통형부 41내에서 서모 엘리먼트 21의 온도 감지부에 전달되고, 왁스 32가 팽창되어 피스톤 33을 밀어 낸다. 이 때, 피스톤 33은 캡 26에 의해 걸려 있기 때문에, 상대적으로 서모 엘리먼트 21의 케이스 31 등이 하측으로 이동하고, 그 하단의 제2 밸브체 23이 개구부 42를 닫음과 동시에, 제1 밸브체 22가 밸브 열림 동작한다.

이와 같이 되면, 바이패스 통로 3 c로부터의 냉각수의 흐름은 적어지고, 라지에이터 2측을 통해 냉각된 냉각수가, 엔진 1 측으로 보내진다.

이상의 구성에 의하면, 자동 온도조절장치 20의 프레임 25과 서모 엘리먼트 21에 의해 제2 유체 유로(바이패스 통로 3 c측)를 개폐하는 밸브를 구성하고 있는 것으로부터, 구성부품 점수가 적어, 조립성, 가공성, 코스트 저감 면에서 우수하다.

또, 제2 유체 유로(바이패스 통로 3 c측)를 개폐하는 제2 밸브를, 장치 프레임 25에 일체로 형성한 통형부 41에 의해 구성하고 있고, 이통형부 41의 선단측을, 바이패스 통로 3 c가 되는 통로구멍에 삽입함으로써 접속하여 이 통형부 41 내부만을 제2 유체 유로측의 냉각수(유체)가 흐르도록 하고 있으므로, 서모 엘리먼트 21에 가로방향으로부터 가해지는 유체류에 의한 유체압이 작아, 편마모를 저감할 수 있다.

또한 상기 밸브 부분을 지나는 유체는 반드시 서모 엘리먼트 21에 있어서의 온도 감지부를 지나 흐르기 때문에, 유체가 확실히 혼합되어 필요한 온도를 감지할 수 있는 점에서, 온도 헌팅 등의 문제점도 없고, 유체 온도에 따른 제어를 필요한 상태에서 실시할 수 있다. 또, 유체의 흐름을 통형부 41로 제어할 수 있기 때문에, 전술한 종래 장치와 같은 유체의 흐름을 제어하는 제어판은 필요없어, 이 점에서도 부품 점수를 삭감할 수 있다.

또, 서모 엘리먼트 21의 구조도 간소화하여, 그 구성부품 점수도 적을 뿐만 아니라, 이 서모 엘리먼트 21에 용접 등으로 제1 밸브체가 되는 플랜지 형상 부재 36을 직접 일체적으로 설치하고 있기 때문에, 각 부의 가공 정밀도도 확보하고, 게다가 부품 점수의 삭감, 조립성, 가공성의 향상, 코스트 저감을 꾀할 수 있다.

또한 본 발명은 상술한 실시형태에서 설명한 구조에 한정되지는 않고, 각 부의 형상, 구조 등을 적절하게 변형, 변경할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

예를 들어 상술한 실시형태에서는, 자동 온도조절장치 10을, 엔진 냉각수 회로에 있어서 엔진 1의 입구부 1 b측에 장착한 예를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 엔진 1의 출구부 1 c측에 장착한 경우에도, 동등한 작용 효과를 얻을 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 이 때의 유체(냉각수)의 흐름은 반대로 된다.

또, 상술한 실시형태에서는, 대략 동일 지름 치수의 케이스 31에 왁스 32, 시일 부재 35, 가이드 부재 34를 장착하고, 이것들을 케이스 개구부에서 거는 걸림부재로서의 플랜지 형상 부재 36을 용접으로 이 케이스 31에 고착한 구조를 갖는 서모 엘리먼트 21을 사용한 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정하지 않고, 동등한 구조를 갖는 서모 엘리먼트 등의 작동체이면, 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 예를 들어 제1 밸브체 22가 되는 플랜지 형상 부재 36을, 케이스 31 측에 일체로 형성할 수도 있다. 이 경우에는, 케이스 31내에 장착한 부재를 걸기 위한 걸림부재를, 별개에 설치해 두면 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명과 관련되는 자동 온도조절장치에 의하면, 자동 온도조절장치의 장치 프레임과 서모 엘리먼트의 플랜지 형상 부재에 의해 제1 유체 유로(메인 통로측)를 개폐하는 밸브로 하고, 플랜지 형상 부재를 제1 밸브체로서 구성하기 때문에, 장치 전체의 구조가 간단하게 되어, 구성부품 점수의 대폭적인 삭감을 도모할 수 있어, 조립성, 가공성을 향상시킴과 동시에, 장치의 대폭적인 코스트 삭감을 꾀할 수 있다고 하는 뛰어난 효과가 있다.

여기서, 본 발명에 의하면, 서모 엘리먼트의 개구단에 형성한 플랜지 형상 부재를 제1 밸브체로서 사용하기 때문에, 종래와 같이 엘리먼트 케이스 외주부에 압입 등으로 고착하였던 제1 밸브체와는 다르게, 압입 등의 작업을 생략 할 수 있어 압입을 위한 가공 정밀도가 불필요해지고, 또한 압입을 위한 강도도 불필요하며, 이에 의해 케이스 등의 재료의 박육화가 가능해진다고 하는 이점도 있다.

또, 본 발명에 의하면, 자동 온도조절장치의 프레임과 서모 엘리먼트에 의해 제2 유체 유로(바이패스 통로측)를 개폐하는 밸브로 하고, 서모 엘리먼트의 일단부를 제2 밸브체로서 구성하기 때문에, 장치 전체의 구조가 간단하게 되어 구성부품 점수의 대폭적인 삭감을 도모할 수 있어, 조립성, 가공성을 향상시킴과 동시에, 장치의 대폭적인 코스트 삭감을 꾀할 수 있다고 하는 뛰어난 효과가 있다.

여기서, 본 발명에 의하면 제2 유체 유로(바이패스 통로측)를 개폐하는 밸브를 장치 프레임에 일체로 형성한 통형부에 의해 구성하고 있고, 이 통형부의 선단측을, 바이패스 통로에 접속하여 이 통형부 내부만을 제2 유체 유로로부터의 유체가 유입(또는 유출)되도록 구성하기 때문에, 작동체에 가로방향으로부터 가해지는 유체류에 의한 유체압이 작아, 편마모를 저감 할 수 있어 각 부의 동작상에서의 신뢰성을 확보할 수 있다고 하는 이점도 있다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 밸브 부분을 지나는 유체는 반드시 온도 감지부를 지나 흐르기 때문에, 유체가 확실히 혼합되어 필요한 온도를 감지할 수 있는 점에서, 온도 헌팅 등의 문제점도 없고, 유체 온도에 따른 제어를 필요한 상태에서 실시할 수 있다. 또, 유체의 흐름을 통형부에서 제어할 수 있기 때문에, 종래 유체를 교반 혼합하기 위해 사용한 것 같은 제어판은 필요없어, 이 점에서도 부품 점수를 삭감해, 코스트 저감을 꾀할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또, 본 발명에 의하면, 서모 엘리먼트 자체의 구조도 간소화하여, 그 구성부품 점수도 적을 뿐만 아니라, 이 서모 엘리먼트의 케이스에 일체로 또는 용접 등으로 제1 밸브체를 직접 설치하기 때문에, 각 부의 가공 정밀도도 확보하고, 게다가 부품 점수의 삭감, 조립성, 가공성의 향상, 코스트 저감을 꾀할 수 있다.

Claims (9)

1. 제1 유체 유로를 개폐하는 제1 밸브체와, 제2 유체 유로를 개폐하는 제2 밸브체를 구비하고, 이러한 밸브체를, 유체의 온도 변화에 따른 작동체의 움직임에 연동하여 일체로 동작시킴으로써, 제1 유체 유로 및 제2 유체 유로의 일방을 개방하고, 타방을 폐쇄하도록 구성되어 있는 자동 온도조절장치에 있어서,

   상기 작동체는, 온도 변화에 따라 팽창, 수축하는 성질을 갖는 열팽창체를 일단측에 봉입하고, 타단측의 개구로부터 피스톤을 진퇴 동작 자유롭게 지지하는 케이스를 구비하여 이루어지고,

   이 케이스의 타단측 개구 부분에 형성한 외향 플랜지부를 상기 제 1의 밸브체로 한 것을 특징으로 하는 자동 온도조절장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 밸브체가 되는 외향 플랜지부는, 상기 작동체의 케이스에 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 온도조절장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 밸브체가 되는 외향 플랜지부는, 상기 작동체의 케이스의 일부에 일체적으로 형성한 플랜지 형상 부재에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 온도조절장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 플랜지 형상 부재는, 케이스의 일부에 용접으로 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 온도조절장치.
5. 제1 유체 유로를 개폐하는 제1 밸브체와 제2 유체 유로를 개폐하는 제2 밸브체를 구비하고, 이러한 밸브체를 유체의 온도 변화에 따른 작동체의 움직임에 연동하여 일체로 동작시킴으로써, 제1 유체 유로 및 제2 유체 유로의 일방을 개방하고, 타방을 폐쇄하도록 구성되어 있는 자동 온도조절장치에 있어서,

   상기 작동체는, 온도 변화에 따라 팽창, 수축하는 성질을 갖는 열팽창체를 일단측에 봉입하고, 타단측의 개구로부터 피스톤을 진퇴 동작 자유롭게 지지하는 케이스를 구비하여 이루어지고,

   상기 작동체를 구성하는 케이스의 일단부를 슬라이딩 자유롭게 지지하는 통형부를 자동 온도조절장치의 본체 프레임에 설치함과 동시에,

   이 통형부의 일부에 상기 케이스의 일단측 부분에서 개폐되는 개구부를 형성하고,

   이 케이스의 일단측 부분을 상기 제2 밸브체로 한 것을 특징으로 하는 자동 온도조절장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 통형부의 선단부를 상기 제2 유체 유로를 구성하는 통로 내에 면하게 하고, 이 통형부 내를 제2 유체 유로의 일부로 한 것을 특징으로 하는 자동 온도조절장치.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 작동체의 일단부는, 이 작동체가 유체의 온도 변화에 따라 작동하기 위한 온도 감지부인 것을 특징으로 하는 자동 온도조절장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 작동체는 상기 케이스 내부에서 축선방향을 따라 배치되어 내측단이 상기 열팽창체 내에 면함과 동시에 외측단이 케이스의 타단측 개구에서 외측으로 돌출됨으로써 열팽창체의 팽창, 수축에 따라 진퇴 동작하는 피스톤과,

   상기 케이스 내의 타단측 부분에 배치되어 상기 피스톤을 슬라이딩 자유롭게 지지하는 가이드 부재와,

   상기 케이스 내에서 이 가이드 부재의 내측단 부분에 배치되어 상기 열팽창체를 케이스 내의 타단측에 봉입하는 시일 부재를 구비하고,

   상기 케이스는, 상기 가이드 부재를 끼워넣기 위한 개구부를 갖고 이 개구부와 반대측의 단부에 구면 형상의 내주면을 갖는 바닥이 있는 부분이 형성되어 있는 대략 바닥이 있는 통형을 나타내는 중공 용기로서 형성되고,

   상기 가이드 부재는, 축선 상에 관통구멍을 갖고 외주부가 상기 케이스의 내주 형상을 본떠 수지 성형됨과 동시에,

   상기 케이스 내부에서 상기 가이드 부재의 내측단과 상기 열팽창체와의 사이에 상기 시일 부재가 개재되어 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 온도조절장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 케이스는, 대략 동일 지름 치수를 갖는 바닥이 있는 통형의 중공 용기로서,

   이 케이스 내부에서 그 바닥이 있는 부분 측에는 열팽창체가 충전됨과 동시에, 이 열팽창체에 시일 부재를 개입시켜 내측단이 면하는 가이드 부재가 이 케이스 개구부로부터 끼워넣어지도록 구성되어 있고,

   이 가이드 부재는 이 케이스의 개구부에 일체적으로 형성한 걸림부재에 의해 위치 결정되어 내설되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 온도조절장치.