KR20190044113A

KR20190044113A - 냉각 시스템용 서모스탯 장치 및 상기 서모스탯 장치를 포함하는 냉각 시스템

Info

Publication number: KR20190044113A
Application number: KR1020197009528A
Authority: KR
Inventors: 졸탄 카르도스; 올라 할
Original assignee: 스카니아 씨브이 악티에볼라그
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2019-04-29
Also published as: SE1651382A1; EP3529472A1; WO2018074960A1; SE540327C2; CN109844278B; EP3529472B1; BR112019006052A2; EP3529472A4; CN109844278A

Abstract

본 발명은 차량 내 냉각 시스템용 서모스탯 장치에 관한 것이다. 서모스탯 장치(8)는 그 위치에 따라 유입부(7')로부터 두 배출부들(9', 10')로 냉각제를 분배하게 구성된 적어도 하나의 가동식 밸브 바디(16, 20, 34, 44)를 포함한다. 서모스탯 장치(8)는 파일럿 회로(14)를 거쳐 서모스탯 장치로 유입되는 냉각제와 열 접촉하고 파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도에 따라 밸브 바디(16, 20, 34, 44)에 제1 스트로크를 제공하도록 구성된 제1 열팽창 부재(31), 및 유입부(7')를 거쳐 받아들인 냉각제와 열 접촉하고 유입부(7')로부터 오는 냉각제 온도에 따라 밸브 바디(16, 20, 34, 44)에 제2 스트로크를 제공하도록 구성된 제2 열팽창 부재(32)를 포함하여, 상기 열팽창 부재들(31, 32)로부터의 스트로크에 의해 획정되는 위치로 상기 밸브 바디(16, 20, 34, 44)가 이동하게 된다.

Description

냉각 시스템용 서모스탯 장치 및 상기 서모스탯 장치를 포함하는 냉각 시스템

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 냉각 시스템용 서모스탯 장치에 관한 것이다.

중대형 차량에는 종종 유압식 리타더 형태의 보조 브레이크가 장착된다. 통상적인 유압식 리타더에서는 오일이 작동 매체로 사용된다. 리타더가 작동할 때, 오일이 리타더 내에서 급격하게 가열된다. 리타더를 빠져나가는 오일은 차량 냉각 시스템 내를 순환하는 냉각제에 의해 리타더 쿨러 내에서 냉각된다. 다른 종류의 유압식 리타더에서는 냉각제가 작동 매체로 사용된다. 이 경우, 냉각 시스템 내 냉각제의 온도는 리타더가 작동할 때 더 급격하게 상승한다.

통상적인 냉각 시스템은 라디에이터 상류 지점에서 냉각제 온도를 검출하는 서모스탯을 포함한다. 서모스탯은, 냉각제 온도가 서모스탯의 제어 온도보다 낮을 때에는 냉각제를 라디에이터에서 냉각하지 않고 연소엔진을 향하게 하고, 냉각제 온도가 서모스탯의 제어 온도보다 높을 때에는 냉각제를 냉각하기 위해 라디에이터를 향하게 한다. 라디에이터는 냉각제 온도가 급격하게 변화할 수 있는 냉각 시스템의 컴포넌트이다. 통상적인 냉각 시스템에서, 냉각된 냉각제가 라디에이터로부터 서모스탯에 도달하기에는 어느 정도의 시간이 소요된다. 따라서 라디에이터 내 냉각제의 온도 변화에 신속하게 반응할 수 있는 냉각 시스템의 능력은 낮다. 피드백이 늦음에 따라 상대적으로 긴 기간 동안에 개방 및 폐쇄 위치 사이를 서모스탯이 전환하는 소위 "온도 사이클링"(temperature cycling)이 일어날 수 있다. 그 결과, 라디에이터가 온도의 큰 변화에 자주 노출될 수 있으며, 이는 사용수명을 단축시키게 된다.

SE 532 354호는 파일럿 회로 내에서 냉각제의 온도를 검출하는 서모스탯을 구비하는 냉각 시스템을 도시하고 있다. 이 파일럿 회로는 연소엔진을 향하는 유입 라인으로부터 냉각제 유동의 작은 부분을 받아들인다. 이 경우, 서모스탯은 냉각제가 라디에이터에서 냉각된 바로 직후에 온도를 검출한다. 이에 따라 냉각제가 쿨러 내에서 온도가 급격하게 변할 때 상당히 신속하게 피드백할 수 있게 된다. 이러한 파일럿 회로를 사용함으로써, 온도 사이클링의 문제는 기본적으로 방지될 수 있다.

본 발명의 목적은, 냉각 시스템의 두 지점에서의 냉각제 온도를 감안하여 라디에이터와 라디에이터 우회 라인으로 냉각제 유동을 분배할 수 있는 동시에 컴팩트하고 매우 적은 컴포넌트를 포함하는 서모스탯 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 목적은 청구항 제1항에 규정되어 있는 서모스탯 장치에 의해 달성된다. 냉각제가 연소엔진을 통해 흐를 때 냉각제의 온도 상승은 비교적 일정하며 통상적으로 10℃ 미만이다. 서모스탯이 개방되어 있는 작동 조건에서, 라디에이터로 유입되는 냉각제는 급격하면서도 갑작스럽게 냉각된다. 유압식 리타더 같은 냉각 시스템 내의 추가의 객체는, 그 추가의 객체가 작동할 때 냉각제를 신속하면서도 급격하게 가열시킬 수 있다. 서모스탯 장치는 라디에이터 우회 라인 또는 라디에이터로 분배되는 라디에이터의 상류 지점으로부터 냉각제를 받아들인다. 또한, 파일럿 회로는 서모스탯 장치를 통해 라디에이터의 하류 지점으로부터 소량의 냉각제를 순환시킨다. 서모스탯 장치는 받아들인 냉각제를 그 위치에 따라 라디에이터 우회 라인과 라디에이터로 분배하도록 구성되어 가동식으로 배치되어 있는 밸브 바디를 포함한다. 서모스탯 장치는 파일럿 회로 내 냉각제 온도를 검출하고, 파일럿 회로 내 냉각제 온도에 응답하여 밸브 바디에 제1 스트로크를 제공하는 제1 열팽창 부재를 포함한다. 서모스탯 장치는 받아들인 냉각제 온도를 검출하고 상기 온도에 응답하여 밸브 바디에 제2 스트로크를 제공하는 제2 열팽창 부재를 포함한다. 이 경우, 라디에이터 우회 라인과 라디에이터로의 냉각제 분배는, 냉각 시스템의 다른 두 위치에서의 냉각제 온도에 의해 제어되는 공통 밸브 바디에 의해 결정된다. 냉각제 내 온도 변화는 신속하게 지시될 수 있으며, 후속하여 밸브 바디 위치의 신속한 제어가 뒤따를 수 있다. 또한, 두 열팽창 부재들과 공통 밸브 바디를 사용함으로써 적은 컴포넌트를 포함하는 컴팩트한 디자인이 될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 각 열팽창 부재는 각각이 냉각제 온도를 검출하게 구성된 센서 부재와 밸브 바디에 상기 스트로크를 제공하게 구성된 스트로크 부재를 포함한다. 이러한 열팽창 부재는 냉각제 온도에 따라 밸브 바디에 스트로크를 제공할 수 있다. 열팽창 부재들 중 하나의 열팽창 부재의 센서 부재는 서모스탯 장치 내에 고정식으로 배치될 수 있고, 상기 고정형 열팽창 부재의 스트로크 부재는 다른 열팽창 부재의 일부에 연결될 수 있다. 이러한 고정형 열팽창 부재는 밸브 바디와 함께 가동형으로 배치되어 있는 열팽창 부재에 스트로크를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고정식으로 배치되어 있는 열팽창 부재의 스트로크 부재는 가동식으로 배치되어 있는 열팽창 부재의 스트로크 부재에 연결되고, 가동식으로 배치되어 있는 열팽창 부재의 센서 부재는 밸브 바디에 연결된다. 열팽창 부재의 스트로크 부재들이 서로 연결되어 있기 때문에, 스트로크 부재들은 서로 반대 방향으로 작동될 수 있다. 스트로크의 합이 밸브 바디의 위치를 획정한다. 이와는 다르게, 두 열팽창 부재들을 위해 공통의 스트로크 부재를 사용할 수도 있다. 이러한 디자인에 의하면 서모스탯 장치 내에 사용되는 부품 수를 더 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고정식으로 배치되어 있는 열팽창 부재의 스트로크 부재는 가동식으로 배치되어 있는 열팽창 부재의 센서 부재에 연결되어 있고, 가동식으로 배치되어 있는 열팽창 부재의 스트로크 부재는 밸브 바디에 연결되어 있다. 이 경우, 열팽창 부재들의 스트로크 부재들은 동일한 방향으로 작동될 수 있다. 또한, 이 경우, 스트로크들의 합은 밸브 바디의 위치를 획정한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 열팽창 부재들 각각은 특정 온도에서 상 변화하는 재료 바디를 둘러싸는 캡슐 형태의 센서 부재 및 상기 재료 바디가 상 변화할 때 밸브 바디에 상기 스트로크를 제공하게 구성된 피스톤 형태의 스트로크 부재를 포함한다. 각 열팽창 부재들은 통상의 디자인일 수 있다. 이러한 열팽창 부재들은 저렴하며, 신뢰성 있게 기능한다. 재료 바디들은 적당한 상 변화 온도를 구비하는 왁스 재료일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 서모스탯 장치는 열팽창 부재들과 밸브 바디를 둘러싸는 서모스탯 하우징을 포함한다. 이러한 서모스탯 장치는 디자인이 컴팩트해질 수 있으며, 통상적인 서모스탯에 비해 실질적으로 더 많은 공간을 필요로 하지 않는다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 밸브 바디가 제1 단부 위치, 제2 단부 위치 및 적어도 하나의 중간 위치 사이에 가동식으로 배치되되, 제1 단부 위치에서는 밸브 바디가 냉각제 유동 전체를 라디에이터 우회 라인을 향하게 하고, 제2 단부 위치에서는 밸브 바디가 냉각제 유동 전체를 라디에이터를 향하게 하며, 중간 위치에서는 밸브 바디가 냉각제 유동 중 일부는 라디에이터 우회 라인을 향하게 하고 냉각제 유동 중 나머지 부분은 라디에이터를 향하게 한다. 작동 조건 중에 열팽창 부재들 하나가 스트로크를 제공할 때, 밸브 바디는 제2 단부 위치로 이동될 수 있다. 열팽창 부재들의 스트로크들은 길이가 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 서모스탯 장치는 밸브 바디를 제1 단부 위치를 향해 이동하도록 구성된 밸브 스프링을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 서모스탯 장치는 라디에이터를 향하는 냉각제 유동을 조절하게 구성된 제1 밸브 플레이트 형태 및 라디에이터 우회 라인을 향하는 냉각제 유동을 조절하게 구성된 제2 밸브 플레이트 형태의 2개의 밸브 바디를 포함하는 가동형 밸브 유닛을 포함할 수 있다. 밸브 유닛이 제1 단부 위치에 있을 때, 제1 밸브 플레이트는 라디에이터를 향하는 배출부를 폐쇄시키는 동시에 제2 밸브 플레이트는 라디에이터 우회 라인을 향하는 배출부를 노출시킬 수 있다. 밸브 유닛이 제2 단부 위치에 있을 때, 제1 밸브 플레이트는 라디에이터를 향하는 배출부를 노출시키는 동시에 제2 밸브 플레이트는 라디에이터 우회 라인을 향하는 배출부를 폐쇄시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 서모스탯 장치는 위치에 따라 2개의 배출부들을 노출시키거나 커버하게 구성된 둘레 벽을 구비하는 관상 슬리브 형태의 가동형 밸브 바디를 포함할 수 있다. 이 경우, 배출부들은 서모스탯 하우징의 측벽에서 서로 다른 높이에 배치될 수 있다.

냉각 시스템 내에서 냉각제에 의해 냉각되는 추가의 객체는 유압식 리타더 또는 유압식 리타더용 리타더 쿨러 같이 일시적으로 작동되는 객체일 수 있다. 이러한 컴포넌트는 그 컴포넌트가 작동할 때 냉각 시스템 내 냉각제 온도를 급격하게 높일 수 있다.

이하에서 첨부된 도면들을 참고하여 예시로 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 서모스탯 장치를 포함하는 냉각 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 서모스탯 장치 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 서모스탯 장치 시스템을 도시한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 서모스탯 장치 시스템을 도시한다.

도 1은 개략적으로 지시되어 있는 차량(1) 내 연소엔진(2)을 냉각하는 냉각 시스템을 도시한다. 냉각제가 연소엔진(2)을 향하는 엔진 유입 라인(4) 내에 배치되어 있는 냉각제 펌프(3)에 의해 냉각제가 냉각 시스템 내에서 순환된다. 냉각제가 연소엔진(2)을 통과한 후에, 냉각제는 엔진 배출 라인(5)을 통과하여 유압식 리타더(6) 형태로 간헐적으로 작동할 수 있는 추가적인 객체를 향한다. 이에 따라 냉각 시스템이 연소엔진(2) 외에도 추가적인 객체를 냉각하는 데에 사용된다. 이 경우, 리타더(6)는 작동 매체로 냉각제를 사용하는 유압식 리타더이다. 또는, 오일 형태의 작동 매체가 유압식 리타더 내에 사용된다. 이러한 경우, 냉각제는 리타더 쿨러 내에서 작동 매체를 냉각한다. 냉각제는 리타더(6)로부터 리타더 배출 라인(7)을 거쳐 서모스탯 장치(8)를 향한다. 냉각제 온도에 따라 서모스탯 장치(8)는 냉각제를 라디에이터 우회 라인(9)을 향하게 하거나, 및/또는 라디에이터 유입 라인(10)을 거쳐 라디에이터(11)를 향하게 한다. 라디에이터 우회 라인(9)은 냉각제가 다시 엔진 유입 라인(4)과 냉각제 펌프(3)를 향하게 한다. 라디에이터(11)는 차량(1)의 전방 부분에 배치되어 있다. 차지 에어 쿨러 같은 다른 쿨러들이 라디에이터(11) 전방에 배치될 수 있다. 냉각 팬(12)은 찬 공기 스트림을 라디에이터(11)를 통과하게 강제하여 냉각제가 효과적으로 냉각되게 한다. 냉각제가 라디에이터(11)에서 냉각된 후, 냉각제는 복귀 라인(13)을 거쳐 다시 엔진 유입 라인(4)과 냉각제 펌프(3)를 향하게 된다. 파일럿 회로(14)는 냉각제를 서모스탯 장치를 통해 순환시킨다. 파일럿 회로(14)는 냉각제를 엔진 유입 라인(4) 내 냉각제 펌프(3) 하류 지점으로부터 서모스탯 장치(8)를 향하게 하는 제1 파일럿 회로 부분(14a) 및 냉각제를 서모스탯 장치(8)로부터 엔진 유입 라인(4) 내 냉각제 펌프(3)의 상류 지점으로 향하게 하는 제2 파일럿 회로 부분(14b)을 포함한다.

도 2는 도 1에 도시되어 있는 서모스탯 장치(8)를 더 상세하게 도시하고 있다. 서모스탯 장치(8)는 서모스탯 하우징(15)을 포함한다. 서모스탯 하우징(15)은 리타더 배출 라인(7)으로부터 냉각제를 받아들이는 유입부(7'), 냉각제가 라디에이터 우회 라인(9)을 향하는 제1 배출부(9') 및 냉각제가 라디에이터 유입 라인(10)을 거쳐 라디에이터(11)를 향하는 제2 배출부(10')를 포함한다. 서모스탯 하우징(15)은 제1 파일럿 회로 부분(14a)으로부터 냉각제를 받아들이는 파일럿 유입부(14a'), 챔버(14c) 및 냉각제가 제2 파일럿 회로 부분(14b)을 거쳐 다시 엔진 유입 라인(4)을 향하는 파일럿 배출부(14b')를 추가로 포함한다. 또한, 서모스탯 장치(8)는 제1 밸브 시트(17)에 대해 밀폐 위치와 개방 위치 사이이서 움직일 수 있게 배치되어 있는 제1 밸브 플레이트(16) 형태의 제1 밸브 바디를 포함한다. 제1 밸브 플레이트(16)가 밸브 스프링(18)에 의해 제1 밸브 시트(17)에 대해 이동하도록, 제1 밸브 스프링(18)이 제1 밸브 플레이트(16)와 고정식 밸브 부분(19) 사이에 배치되어 있다.

서모스탯 장치(8)는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 제2 밸브 시트(21)에 대해 움직일 수 있게 배치되어 있는 제2 밸브 플레이트(20) 형태의 제2 밸브 바디를 포함한다. 제2 밸브 시트(21)는 제1 배출부(9')에 의해 획정된다. 제2 밸브 플레이트(20)는 로드 부재(22)의 단부에 부착되어 있다. 제2 밸브 스프링(23)이 고정식 밸브 부분(19)과 제2 밸브 플레이트(20) 사이에 배치되어 있다. 제1 밸브 바디(17), 제1 밸브 플레이트 및 세장형 부재(22)는 제1 밸브 플레이트(16)와 제2 밸브 플레이트(20)를 포함하는 가동식으로 배치되어 있는 밸브 유닛(24)에 포함된다. 제1 밸브 스프링(18)은 가동형 밸브 유닛(24)을 제1 단부 위치로 이동시키려고 한다. 제1 단부 위치에서 제1 밸브 플레이트(16)는 밸브 시트(17) 내 개구를 폐쇄시켜 냉각제 유동이 제2 배출부(10')를 거쳐 라디에이터(11)를 향하지 못하게 한다. 이와 동시에, 제2 밸브 플레이트(20)는 제2 밸브 시트(21)를 노출시켜 냉각제 유동이 제1 배출부(9')를 거쳐 라디에이터 우회 라인(9)을 향하게 한다.

서모스탯 장치(8)는 제1 열팽창 부재(31)를 포함한다. 제1 열팽창 부재(31)는 챔버(14c) 내에서 파일럿 회로(14)를 통해 유동하는 냉각제와 열적으로 접촉하는 제1 캡슐(31a) 형태의 제1 센서 부재를 포함한다. 제1 캡슐(31a)은 제1 재료 바디(31b)가 차지하고 있는 폐쇄된 격실을 포함한다. 가요성 멤브레인(31c)이 제1 재료 바디(31b)와 제1 피스톤(31d) 형태의 제1 스트로크 부재 단부 사이에 배치되어 있다. 제1 재료 바디(31b)는 제1 온도(T₁)에서 상을 변화시킨다. 서모스탯 장치(8)는 제2 열팽창 부재(32)를 포함한다. 제2 열팽창 부재(32)는 제1 밸브 플레이트(16) 위에 고정 배치되어 있는 제2 캡슐(32a) 형태의 제2 센서 부재를 포함한다. 따라서 제2 열팽창 부재(32)는 가동형 밸브 유닛(24)의 일부이다. 제2 캡슐(32a)은 제2 재료 바디(32b)가 점유하고 있는 폐쇄된 격실을 포함한다. 제2 재료 바디(32b)와 제2 피스톤(32d) 형태의 제2 스트로크 부재 단부 사이에 가요성 부재(32c)가 배치되어 있다. 제2 재료 바디(32b)는 그 제2 재료 바디가 용해되어 액상으로 될 때 체적이 증가하는 특성이 있다. 제2 재료 바디(32b)는 제2 온도(T₂)에서 상을 변화시킨다. 제2 캡슐(32a)은 서모스탯 하우징(15) 내부 공간 내에서 리타더 배출 라인(7)으로부터 받아들인 냉각제와 열 접촉하게 배치되어 있다. 이 경우, 제1 열팽창 부재(31) 및 제2 열팽창 부재(32)의 피스톤들(31d, 32d)의 자유 단부들은 서로 고정 연결되어 있다.

연소엔진(2)이 작동하는 중에, 냉각제는 냉각제 펌프(3)에 의해 냉각 회로를 통해 순환된다. 제1 캡슐(31a)은 파일럿 회로(14)를 통과하여 유동하는 냉각제와 열 접촉하고, 제2 캡슐(32a)은 유입부(7')를 거쳐 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제와 열 접촉한다. 그 결과, 서모스탯 장치(8)는 냉각 시스템 내 두 지점 즉 라디에이터(11) 하류 지점과 리타더(6) 하류 지점에서의 냉각제 온도에 의해 제어된다. 작동 조건 중에, 파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 낮고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 낮으면, 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b)는 고체 상태에 있다. 이에 따라 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b) 어느 것도 팽창 상태에 있지 않는다. 그 결과, 가동형 밸브 유닛(24)은 도 2에 도시되어 있는 제1 단부 위치에 유지되어 있다. 제1 단부 위치에서, 제1 밸브 플레이트(16)는 제1 밸브 시트(17)에 대해 폐쇄 위치에 있고, 제2 밸브 플레이트(20)는 제2 밸브 시트(21)에 대해 완전히 개방된 위치에 있다. 밸브 유닛(24)이 제1 단부 위치에 있을 때, 냉각제에 대한 냉각 수요가 없고, 리타더 배출 라인(7)으로부터 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 전체는 라디에이터 우회 라인(9)을 향하게 된다.

작동 조건 중에, 파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 높고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 낮으면, 제1 재료 바디(31b)는 액체 상태에 있고 제2 재료 바디(32b)는 고체 상태에 있다. 이에 따라 제1 재료 바디(31b)는 팽창된 상태에 있게 된다. 제1 재료 바디(31b)가 팽창하는 중에, 제1 재료 바디(31b)는 가요성 멤브레인(31c)과 피스톤(31d)을 거쳐 밸브 유닛(24)에 스트로크를 제공한다. 밸브 유닛(24)이 제1 단부 위치로부터, 제1 밸브 플레이트(16)가 제1 밸브 시트(17)에 대해 부분 개방 되어 있고, 제2 밸브 플레이트(20)는 제2 밸브 시트(21)에 대해 부분 개방되어 있는 중간 위치로 하향 이동한다. 밸브 유닛(24)이 이러한 중간 위치에 있을 때, 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 중 일부는 라디에이터 우회 라인(9)을 향하고, 냉각제 유동 중 나머지 부분은 라디에이터(11)를 향한다.

작동 조건 중에, 파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 낮고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 높으면, 제1 재료 바디(31b)는 고체 상태에 있고 제2 재료 바디(32b)는 액체 상태에 있다. 이에 따라 제2 재료 바디(32b)는 팽창된 상태에 있게 된다. 제2 재료 바디(32b)가 팽창하는 중에, 제2 재료 바디(32b)는 가요성 멤브레인(32c)과 피스톤(32d)을 거쳐 밸브 유닛(24)에 스트로크를 제공한다. 밸브 유닛(24)이 제1 단부 위치로부터, 제1 밸브 플레이트(16)가 제1 밸브 시트(17)에 대해 부분 개방 되어 있고, 제2 밸브 플레이트(20)는 제2 밸브 시트(21)에 대해 부분 개방되어 있는 중간 위치로 하향 이동한다. 밸브 유닛(24)이 이러한 중간 위치에 있을 때, 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 중 일부는 라디에이터 우회 라인(9)을 향하고, 냉각제 유동 중 나머지 부분은 라디에이터(11)를 향한다.

작동 조건 중에, 파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 높고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 높으면, 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b) 모두는 액체 상태에 있다. 이에 따라 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b)는 팽창된 상태에 있게 된다. 제1 열팽창 부재(31)는 제1 단부 위치로부터 밸브 유닛(24)에 제1 스트로크를 제공하고, 제2 열팽창 부재(32)는 밸브 유닛(24)에 제2 스트로크를 제공한다. 이 경우, 밸브 유닛(24)은 제1 단부 위치로부터 제2 단부 위치로의 이동을 수용한다. 제2 단부 위치에서, 제1 밸브 플레이트(16)는 제1 밸브 시트(17)에 대해 완전 개방 되어 있고, 제2 밸브 플레이트(20)는 제2 밸브 시트(21)에 대해 폐쇄되어 있다. 밸브 유닛(24)이 이러한 제2 단부 위치에 있을 때, 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 전부는 라디에이터(11)를 향한다.

이 경우, 제1 서모스탯 부재(31) 및 제2 서모스탯 부재(32)는 서로에 대해 반대 방향으로 피스톤들(31d, 32d)을 통해 스트로크를 제공한다. 이에 따라 제1 캡슐(31a)과 제2 캡슐(32a) 사이의 거리는 제1 스트로크 및 제2 스트로크의 합만큼 증가한다. 제2 캡슐(32a)이 밸브 유닛(24)의 일부이기 때문에, 밸브 유닛(24)이 밸브 바디들(16, 20)과 함께 제1 단부 위치로부터 대응되는 거리를 이동하게 된다. 냉각제가 라디에이터(11) 내에서 급격한 온도 변화를 겪을 때 제1 서모스탯 부재(31)는 서모스탯 장치(8)가 신속하게 피드백할 수 있도록 한다. 냉각제가 리타더(6) 내에서 급격한 온도 변화를 겪을 때 제2 서모스탯 부재(32)는 서모스탯 장치(8)가 신속하게 피드백할 수 있도록 한다. 제1 재료 바디(31b)의 상 변화 온도는 약 89℃이고, 제2 재료 바디(32b)의 상 변화 온도는 약 96℃일 수 있다. 재료 바디들은 적당한 상 변화 온도를 갖는 왁스 재료일 수 있다.

도 3은 서모스탯 장치(8)의 다른 실시형태를 도시하고 있다. 이 경우, 제1 열팽창 부재(31) 및 제2 열팽창 부재(32)는 공통 피스톤(33)을 포함한다. 또한, 서모스탯 장치(8)는 관상 슬리브(34) 형태의 밸브 바디를 포함한다. 관상 슬리브(34)는 내부 공간(34b)을 획정하는 둘레 벽(34a), 서포트 부분(34c), 제1 개구(34d) 및 제2 개구(34e)를 포함한다. 밸브 스프링(35)이 서포트 부분(34c)과 밸브 하우징(15)의 고정 부분 사이에, 밸브 스프링(35)이 관상 슬리브(34)에 가하는 스프링력으로 도 3에 도시되어 있는 제1 단부 위치로 향하게 작용하는 방식으로 배치되어 있다. 관상 슬리브(34)와 제2 서모스탯 부재(32)는 가동형 밸브 유닛(36)을 형성한다. 나머지 컴포넌트들의 디자인과 기능은 도 2에 도시되어 있는 실시형태와 동일하다.

연소엔진(2)이 작동하는 중에, 냉각제는 냉각제 펌프(3)에 의해 냉각 회로를 통해 순환된다. 제1 캡슐(31a)은 파일럿 회로(14)를 통해 흐르는 냉각제와 열 접촉하게 고정 배치되어 있고, 제2 캡슐(32a)은 유입부(7')를 거쳐 서모스탯 하우징(15)으로 유입되는 냉각제와 열 접촉하게 서모스탯 하우징(15) 내에 배치되어 있다. 작동 조건 중에, 파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 낮고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 낮으면, 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b) 모두는 고체 상태에 있다. 이에 따라 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b) 어느 것도 팽창된 상태에 있지 않게 된다. 관상 슬리브(34)는, 관상 슬리브(34)의 둘레 벽(34a)이 제2 배출부(10')를 폐쇄하는 것과 동시에 제1 배출부(9')를 완전히 노출시키는 제1 단부 위치에 유지되어 있게 된다. 관상 슬리브(34)가 이러한 제1 단부 위치에 있을 때, 리타더 배출 라인(7)으로부터 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 전체는 라디에이터 우회 라인(9)을 향하게 된다.

작동 조건 중에, 파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 높고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 낮으면, 제1 재료 바디(31b)는 액체 상태에 있고, 제2 재료 바디(32b)는 고체 상태에 있다. 이에 따라 제1 재료 바디(31b)는 팽창된 상태에 있다. 제1 재료 바디가 팽창하는 중에, 제1 재료 바디는 가요성 멤브레인(31c)과 샤프트(31d)를 통해 관상 슬리브(34)에 제1 스트로크를 제공한다. 제1 재료 바디(31b)의 팽창은 관상 슬리브(34)를 제1 중간 위치로 이동시킨다. 제1 중간 위치에서는, 제1 배출부(9') 및 제2 배출부(10')는 관상 슬리브(34)의 둘레 벽(34a)에 의해 부분적으로 노출된다. 관상 슬리브(34)가 이러한 제1 중간 위치에 있을 때, 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 중 일부는 라디에이터 우회 라인(9)을 향하고, 냉각제 유동 중 나머지 부분은 라디에이터(11)를 향한다.

파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 낮고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 높으면, 제1 재료 바디(31b)는 고체 상태에 있고, 제2 재료 바디(32b)는 액체 상태에 있다. 이에 따라 제2 재료 바디(32b)는 팽창된 상태에 있다. 제2 재료 바디(32b)가 팽창하는 중에, 제2 재료 바디는 가요성 멤브레인(31c)과 피스톤(31d)을 통해 관상 슬리브(34)에 제2 스트로크를 제공한다. 제2 재료 바디(32b)의 팽창은 관상 슬리브(34)를 제2 중간 위치로 이동시킨다. 제2 중간 위치에서는, 제1 밸브 플레이트(16)는 제1 밸브 시트(17)에 대해 부분 개방되어 있고, 제2 밸브 플레이트(20)는 제2 밸브 시트(21)에 대해 부분 개방되어 있다. 밸브 유닛(24)이 이러한 제2 중간 위치에 있을 때, 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 중 일부는 라디에이터 우회 라인(9)을 향하고, 냉각제 유동 중 나머지 부분은 라디에이터(11)를 향한다.

파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 높고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 높으면, 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b)는 액체 상태에 있다. 이에 따라 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b)는 팽창된 상태에 있다. 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b)가 팽창하는 중에, 제1 재료 바디와 제2 재료 바디는 각각 피스톤들(31d, 32d)을 통해 관상 슬리브(34)에 스트로크를 제공한다. 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b)의 팽창은 관상 슬리브(34)를 제2 단부 위치로 이동시킨다. 제2 단부 위치에서는, 둘레 벽(34a)은 제2 배출부(10')를 완전히 노출시키는 동시에 제1 배출부(9')를 폐쇄한다. 관상 슬리브(34)가 이러한 제2 단부 위치에 있을 때, 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 중 전부는 라디에이터(11)를 향한다.

　도 4는 서모스탯 장치(8)의 또 다른 실시형태를 도시한다. 서모스탯 장치(8)는, 제1 캡슐(31a)이 파일럿 회로의 챔버(14c) 내에 고정 배치되어 있는 제1 서모스탯 부재(31)를 포함한다. 제1 서모스탯 부재(31)는 제2 서모스탯 부재(32)의 제2 캡슐(32a)에 연결되어 있는 제1 피스톤(31d)을 포함한다. 제2 서모스탯 부재(32)는 스프링 홀더(41)에 고정 연결되어 있는 제2 피스톤(32d)을 포함한다. 밸브 스프링(42)이 서모스탯 하우징(15) 내에서 스프링 홀더(41)와 고정 부분(43) 사이에 배치되어 있다.

서모스탯 장치(8)는 관상 슬리브(44) 형태의 밸브 바디를 포함한다. 관상 슬리브(44)는 내부 공간(44b)을 획정하는 둘레 벽(44a), 서포트 부분(44c), 제1 개구(44d) 및 제2 개구(44e)를 포함한다. 관상 슬리브(44)는 서포트 부분(44c)을 통해 제2 서모스탯 부재(32)의 피스톤(32d)에 연결되어 있다. 제2 서모스탯 부재(32), 스프링 홀더(41), 밸브 스프링(42) 및 관상 슬리브(44)는 가동형 밸브 유닛(45)에 포함된다. 브래킷(46)이 고정 부분(43) 상에서 제1 서모스탯 부재(31)를 지지한다.

연소엔진(2)이 작동하는 중에, 냉각제는 냉각제 펌프(3)에 의해 냉각 회로를 통해 순환된다. 제1 캡슐(31a)은 파일럿 회로(14)를 통해 흐르는 냉각제와 열 접촉하게 고정 배치되어 있고, 제2 캡슐(32a)은 유입부(7')를 거쳐 밸브 하우징(15)으로 유입되는 냉각제와 열 접촉하게 관상 슬리브(44) 위에 배치되어 있다. 작동 조건 중에, 파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 낮고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 낮으면, 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b) 모두는 고체 상태에 있다. 이에 따라 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b) 어느 것도 팽창된 상태에 있지 않게 된다. 관상 슬리브(44)는, 관상 슬리브(44)의 둘레 벽(44a)이 제2 배출부(10')를 폐쇄하는 것과 동시에 제1 배출부(9')를 완전히 노출시키는 제1 단부 위치에 유지되어 있게 된다. 관상 슬리브(44)가 이러한 제1 단부 위치에 있을 때, 리타더 배출 라인(7)으로부터 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 전체는 라디에이터 우회 라인(9)을 향하게 된다.

파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 높고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 낮으면, 제1 재료 바디(31b)는 액체 상태에 있고, 제2 재료 바디(32b)는 고체 상태에 있다. 이에 따라 제1 재료 바디(31b)는 팽창된 상태에 있다. 제1 재료 바디가 팽창하는 중에, 제1 재료 바디는 가요성 멤브레인(31c)과 샤프트(31d)를 통해 제2 서모스탯 부재(32)를 거쳐 관상 슬리브(44)에 제1 스트로크를 제공한다. 제1 재료 바디(31b)의 팽창은 관상 슬리브(44)를 제1 중간 위치로 이동시킨다. 제1 중간 위치에서는, 제1 배출부(9') 및 제2 배출부(10')는 관상 슬리브(44)의 둘레 벽(44a)에 의해 부분적으로 노출된다. 관상 슬리브(44)가 이러한 제1 중간 위치에 있을 때, 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 중 일부는 라디에이터 우회 라인(9)을 향하고, 냉각제 유동 중 나머지 부분은 라디에이터(11)를 향한다.

파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 낮고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 높으면, 제1 재료 바디(31b)는 고체 상태에 있고, 제2 재료 바디(32b)는 액체 상태에 있다. 이에 따라 제2 재료 바디(32b)는 팽창된 상태에 있다. 제2 재료 바디(32b)가 팽창하는 중에, 제2 재료 바디는 가요성 멤브레인(32c)과 피스톤(32d)을 통해 관상 슬리브(44)에 제2 스트로크를 제공한다. 제2 재료 바디(32b)의 팽창은 관상 슬리브(44)를 제2 중간 위치로 이동시킨다. 제2 중간 위치에서는, 제1 밸브 플레이트(16)는 제1 밸브 시트(17)에 대해 부분 개방되어 있고, 제2 밸브 플레이트(20)는 제2 밸브 시트(21)에 대해 부분 개방되어 있다. 밸브 유닛(24)이 이러한 제2 중간 위치에 있을 때, 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 중 일부는 라디에이터 우회 라인(9)을 향하고, 냉각제 유동 중 나머지 부분은 라디에이터(11)를 향한다.

파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도가 제1 상 변화 온도(T₁)보다 높고, 리타더 배출 라인(7) 내 냉각제 온도가 제2 상 변화 온도(T₂)보다 높으면, 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b)는 액체 상태에 있다. 이에 따라 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b)는 팽창된 상태에 있다. 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b)가 팽창하는 중에, 제1 재료 바디와 제2 재료 바디는 각각 피스톤들(31d, 32d)을 통해 관상 슬리브(44)에 스트로크를 제공한다. 제1 재료 바디(31b)와 제2 재료 바디(32b)의 팽창은 관상 슬리브(44)를 제2 단부 위치로 이동시킨다. 제2 단부 위치에서는, 둘레 벽(44a)은 제2 배출부(10')를 완전히 노출시키는 동시에 제1 배출부(9')를 폐쇄한다. 관상 슬리브(44)가 이러한 제2 단부 위치에 있을 때, 서모스탯 장치(8)로 유입되는 냉각제 유동 중 전부는 라디에이터(11)를 향한다.

이 경우, 제1 서모스탯 부재(31) 및 제2 서모스탯 부재(32)는 동일한 방향으로 스트로크를 제공한다. 따라서, 제1 캡슐(31a)과 제2 캡슐(32a) 사이의 거리는 제1 스트로크만큼 증가할 수 있고, 제2 캡슐(32a)과 관상 슬리브(44) 사이의 거리는 제2 스트로크만큼 증가할 수 있다. 전술한 제1 서모스탯 부재 및 제2 서모스탯 부재 장치는 각 서모스탯 부재들(31, 32)에 의해 제공되는 스트로크의 합으로 획정되는 위치로 관상 슬리브(44)를 스트로크 시킨다.

본 발명이 도면들에 기재되어 있는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 특허청구범위 내에서 자유롭게 변형될 수 있다.

Claims

냉각 시스템용 서모스탯 장치로, 상기 냉각 시스템은 연소엔진(1), 추가의 객체(6) 및 라디에이터(11)를 포함하는 회로 내에서 순환하게 구성된 냉각제를 포함하고, 서모스탯 장치(8)는 라디에이터(11) 상류 지점에서 냉각제를 받아들이게 구성된 유입부(7'), 냉각제를 우회 라인(9)을 통해 라디에이터(11)를 지나치게 향하게 구성되어 있는 제1 배출부(9'), 냉각제를 라디에이터(11)를 향하게 구성된 제2 배출부(10') 및 상기 유입부(7')로부터 온 냉각제를 위치에 관계없이 상기 두 배출부들(9', 10')로 분배하도록 가동식으로 배치되어 있는 밸브 바디(16, 20, 34, 44)를 포함하고, 서모스탯 장치(8)는 라디에이터(11) 하류 지점으로부터 파일럿 회로(14)를 거쳐 냉각제를 받아들이게 구성되어 있는, 냉각 시스템용 서모스탯 장치에 있어서,
서모스탯 장치(8)는 파일럿 회로(14)를 거쳐 서모스탯 장치로 유입되는 냉각제와 열 접촉하고 파일럿 회로(14) 내 냉각제 온도에 따라 밸브 바디(16, 20, 34, 44)에 제1 스트로크를 제공하도록 구성된 제1 열팽창 부재(31), 및 유입부(7')를 거쳐 받아들인 냉각제와 열 접촉하고 유입부(7')로부터 오는 냉각제 온도에 따라 밸브 바디(16, 20, 34, 44)에 제2 스트로크를 제공하도록 구성된 제2 열팽창 부재(32)를 포함하여, 상기 열팽창 부재들(31, 32)로부터의 스트로크에 의해 획정되는 위치로 상기 밸브 바디(16, 20, 34, 44)가 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
제1항에 있어서,
열팽창 부재들(31, 32) 각각은 냉각제 온도를 검출하게 구성된 센서 부재(31a, 32a) 및 상기 밸브 바디(16, 20, 34, 44)의 스트로크를 제공하도록 구성된 스트로크 부재(31d, 32d, 33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
제2항에 있어서,
열팽창 부재들 중 하나의 열팽창 부재(31)의 센서 부재(31a)는 서모스탯 장치(8) 내에 고정적으로 배치되어 있고, 상기 열팽창 부재(31)의 스트로크 부재(31d)는 다른 열팽창 부재(32)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
제3항에 있어서,
고정적으로 배치되어 있는 열팽창 부재(31)의 스트로크 부재(31d)는 가동식으로 배치되어 있는 열팽창 부재(32)의 스트로크 부재(32d)에 연결되어 있고, 가동식으로 배치되어 있는 열팽창 부재(32)의 센서 부재는 밸브 바디(16, 20, 34, 44)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
제4항에 있어서,
열팽창 부재들(31, 32)에 공통 스트로크 부재(31d, 32d, 33)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
제3항에 있어서,
고정적으로 배치되어 있는 열팽창 부재(31)의 스트로크 부재(31d)가 가동식으로 배치되어 있는 열팽창 부재(32)의 센서 부재(32a)에 연결되어 있고, 가동식으로 배치되어 있는 열팽창 부재(32)의 스트로크 부재(32d)는 밸브 바디(16, 20, 34, 44)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
열팽창 부재들(31, 32)은 각각 특정 온도(T1, T2)에서 상 변화하는 재료 바디(31b, 32b)를 둘러싸는 캡슐(31a, 32a) 형태의 센서 부재 및 상기 재료 바디(31b, 32b)가 상 변화할 때 밸브 바디(16, 20, 34, 44)에 상기 스트로크를 제공하게 구성된 피스톤(31d, 32d, 33) 형태의 스트로크 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
서모스탯 장치는 열팽창 부재들(31, 32)과 밸브 바디(16, 20, 34, 44)를 둘러싸는 서모스탯 하우징(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
밸브 바디(16, 20, 34, 44)는 제1 단부 위치, 제2 단부 위치 및 적어도 하나의 중간 위치 사이에 가동식으로 배치되되, 제1 단부 위치에서는 밸브 바디(16, 20, 34, 44)가 냉각제 유동 전체를 라디에이터 우회 라인(9)을 향하게 하고, 제2 단부 위치에서는 밸브 바디(16, 20, 34, 44)가 냉각제 유동 전체를 라디에이터(11)를 향하게 하며, 중간 위치에서는 밸브 바디(16, 20, 34, 44)가 냉각제 유동 중 일부는 라디에이터 우회 라인(9)을 향하게 하고 냉각제 유동 중 나머지 부분은 라디에이터(11)를 향하게 하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
제9항에 있어서,
서모스탯 장치(8)는 밸브 바디(16, 20, 34, 44)를 제1 단부 위치를 향해 이동하도록 구성된 밸브 스프링(18, 35, 42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
서모스탯 장치는 라디에이터(11)를 향하는 냉각제 유동을 조절하게 구성된 제1 밸브 플레이트(16) 형태 및 라디에이터 우회 라인(9)을 향하는 냉각제 유동을 조절하게 구성된 제2 밸브 플레이트(20) 형태의 2개의 밸브 바디를 포함하는 가동형 밸브 유닛(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
서모스탯 장치는 위치에 따라 2개의 배출부들(9', 10')을 노출시키거나 커버하게 구성된 둘레 벽(34a, 44a)을 구비하는 관상 슬리브(34, 44) 형태의 가동형 밸브 바디를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템용 서모스탯 장치.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 서모스탯 장치를 포함하는 냉각 시스템.
제13항에 있어서,
일시적으로 작동되는 객체 형태의 추가적인 객체를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
제14항에 있어서,
추가적인 객체는 유압식 리타더 또는 유압식 리타더용 리타더 쿨러인 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.