WO2022163068A1 - サーモスタット装置 - Google Patents

Abstract

ハウジングの脚の開きを抑制できるとともに、搭載性が低下するのを抑制できるサーモスタット装置を提供する。内側に弁座が形成されるハウジング１と、一端がハウジング１の内側に挿入されるサーモエレメント１７と、サーモエレメント１７の伸縮作動により弁座に離着座する弁体１５と、弁体１５を弁座側へ付勢するコイルスプリング１６と、コイルスプリング１６の一端を支持するフレーム１９とを備え、ハウジング１は、一端に開口２０ｃを有して内側に弁座が形成される中空の本体部２０と、本体部２０の開口縁から起立して、先端にフレーム１９が引っ掛かる一対の脚２１，２１と、開口縁に設けられて脚２１の根元の両側部に連なるリブ２２とを有し、脚２１の外側面は円弧状に形成されており、リブ２２の外側面は、脚２１の外側面から一対の脚２１，２１の外側面を繋ぐ円の内側へ向かうよう、湾曲又は傾斜する。

Description

サーモスタット装置

　本発明はサーモスタット装置に関する。

　サーモスタット装置の中には、例えば特許文献１に開示されるように（図５参照）、中空のハウジング６０と、一端がハウジング６０内に挿入されて温度に応じて伸縮するサーモエレメント５１と、サーモエレメント５１の伸縮により開閉する弁体５２と、前記弁体５２を閉じる方向へ付勢するコイルスプリング５３と、コイルスプリング５３の一端を支えるフレーム６５とを備え、このフレーム６５をハウジング６０の一対の脚６２、６２の先端に引っ掛けるものがある。

特開２００５－１５５８３１号公報

　図５に示すような、ハウジング６０の脚６２の先端にばね受けとして機能するフレーム６５を引っ掛けるサーモスタット装置では、脚６２にコイルスプリング５３のばね荷重が作用する。このような場合であっても、ハウジング６０がアルミ等の金属製の場合には、脚６２の耐久性に問題はない。

　しかしながら、コストの削減、軽量化等を目的として、一対の脚６２、６２を含むハウジング６０を金属製からそのまま合成樹脂製に変更した場合、耐久性が低下して、ばね荷重によって一対の脚６２、６２の先端が互いに離れて一対の脚６２、６２が開くように変形し、フレーム６５が脱落する虞がある。

　尚、一対の脚６２、６２の開きを抑制する方法としては、脚の厚み、幅、又は長さを大きくしたり、一対の脚６２、６２の外側に補強用のリブを設ける方法が考えられるが、そのようにした場合、大きな脚６２又は補強用のリブがサーモスタット装置を搭載する相手側部材と干渉して搭載できなくなる虞がある。
　具体的には、例えば、サーモスタット装置が自動車におけるエンジンの入口側に配置される場合、サーモスタット装置は、エンジンに冷却液を供給するウォーターポンプに取り付けられる。この場合、ウォーターポンプ側のサーモスタット装置を取り付けるための部材が相手側部材であり、この相手側部材には、サーモスタット装置の脚部及びその内側のサーモエレメント等を挿し込む取付孔が形成されている。この取付孔の大きさは、自由に変更できないことがあり、前述のように、サーモスタット装置の脚６２を大きくしたり、脚６２の外側に補強用のリブを設けたりすると、相手側部材の取付孔に挿入できなくなる虞がある。
　換言すると、相手側部材の取付孔を変更せずにサーモスタット装置の脚６２を大きくしたり、脚６２の外側に補強用のリブを設けたりすると、脚６２の外側に設けられ、サーモスタット装置のハウジングと相手側部材との間をシールするガスケットのシールラインが成立せずに、ガスケットの取付スペースを確保できなくなる虞がある。

　本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、ハウジングの脚の開きを抑制できるとともに、搭載性の低下を抑制できるサーモスタット装置を提供することを目的とする。

　前記した課題を解決するために、本発明に係るサーモスタット装置は、内側に弁座が形成されるハウジングと、一端が該ハウジングの内側に挿入されて温度に応じて伸縮作動するサーモエレメントと、前記サーモエレメントの外周に設けられて前記サーモエレメントの伸縮作動により、前記弁座に離着座する弁体と、前記弁体を弁座側へ付勢する付勢部材と、前記付勢部材の一端を支持するフレームと、を備え、前記ハウジングは、一端に開口を有して内側に前記弁座が形成される中空の本体部と、前記本体部の開口縁から起立して、先端に前記フレームが引っ掛かる一対の脚と、前記開口縁に設けられて前記脚の根元の両側部に連なるリブと、を有し、前記脚の外側面は、前記脚の先端側から見て円弧状に形成されており、前記リブの外側面は、前記脚の前記外側面から一対の前記脚の前記外側面を繋ぐ円の内側へ向かうよう、湾曲又は傾斜することを特徴とする。

　このような構成によれば、一対の脚の根元両側部に連なるリブの外側面が、一対の脚の外側面を繋ぐ円の内側へ向かうよう、湾曲又は傾斜するので、一対の脚の先端を開く（離間させる）方向に加わる力に対し、耐久性を向上できる。また、リブが一対の脚の外側面を繋ぐ円から外側へ出ず、前記円の内側に位置するので、サーモスタット装置を相手方部材に搭載する際に、リブが相手側部材に干渉することがなく、搭載性を向上できる。
　さらには、ハウジングと相手方部材との間をシールするガスケットのシールラインは、脚の外側を通るが、その脚の外側以外の部分では、シールラインを内側へ配置できる。このため、ハウジングを小型にでき、サーモスタット装置の軽量化及び取付スペースの省スペース化が可能になる。

　また、前記サーモスタット装置において、前記リブの外側面の曲率半径を、前記脚の外側面の曲率半径よりも小さくしてもよい。このようにすると、リブの長さを確保しつつ、リブの内側への突出量を抑制できる。さらに、脚の外側面とリブの外側面との境界に角（エッジ）ができるのを抑制できるので、この角に応力が集中するのを防ぐことができる。よって、上記構成によれば、脚の耐久性を高める上で、より有利である。

　また、前記サーモスタット装置において、前記リブの内側面に、凹形状の窪み部が形成されていてもよい。このようにすると、リブの内側への突出量を抑制しつつ、リブの幅をなるべく均一にできるので、ハウジングが合成樹脂で射出成型される場合に、成形精度を高めることができる。

　本発明に係るサーモスタット装置によれば、ハウジングの脚の開きを抑制できるとともに、搭載性の低下を抑制できる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るサーモスタット装置を脚の先端側から見た斜視図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るサーモスタット装置の一部断面図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係るサーモスタット装置の底面図である。 図４は、図３のサーモスタット装置のハウジングの一部を拡大して示した拡大図である。 図５は、従来のサーモスタット装置の一部断面図である。

　以下、本発明の一実施の形態に係るサーモスタット装置を図面に基づき説明する。図１から図３に示す本実施の形態に係るサーモスタット装置１０は、例えばエンジンの冷却液系に設けられる。具体的には、サーモスタット装置１０は、ラジエータとエンジンとを繋ぐ冷却路におけるエンジンの入口側又は出口側に設けられ、冷却液の温度に応じて冷却路を開閉し、エンジンを循環する冷却液温度を制御する。

　前記サーモスタット装置１０は、図２に示すように、中空のハウジング１と、このハウジング１内に一端が挿入されるサーモエレメント１７と、このサーモエレメント１７の外周に設けられ、冷却路を開閉する弁体１５と、この弁体１５を閉じ方向へ付勢する付勢部材としてのコイルスプリング１６と、コイルスプリング１６の一端を支持するフレーム１９とを備える。以下、説明の便宜上、図２に示すサーモスタット装置１０の上下を単に「上」「下」という。

　本実施の形態において、ハウジング１は、合成樹脂により形成されている。ハウジング１は、下端に開口２０ｃが形成される略有頂筒状の本体部２０と、この本体部２０の下端開口縁から下方へ相対向して延びる一対の脚２１，２１と、本体部２０の頂部に設けられるラジエータ側の接続口２３と、本体部２０の下端外周から外側へ張り出す一対のフランジ２，２とを有する。冷却液は、接続口２３、本体部２０の内側、及び開口２０ｃを通過するようになっており、これらは冷却路の一部を構成する。
　一対のフランジ２，２には、それぞれボルト孔２ａが形成される。ボルト孔２ａには、金属製のスリーブ（符示せず）が圧入され、このスリーブにサーモスタット装置１０を相手側部材へ固定するためのボルト（図示せず）が挿通される。このボルト孔２ａよりも内側に位置する本体部２０の下端開口縁には、開口２０ｃを取り囲むように環状の溝２０ｄが形成され、この溝２０ｄにガスケット２５が装着される。
　このガスケット２５は、サーモスタット装置１０と相手側部材との間をシールし、サーモスタット装置１０を相手側部材に取り付けた状態で、ハウジング１内を流れる冷却液が外に漏れるのを防止する。本体部２０におけるガスケット２５よりも内側（内部側）が、ハウジング１の内側である。
　このハウジング１の内側に位置する本体部２０の下端開口縁の直上部内周に、環状の弁座２０ｂが形成されており、この弁座２０ｂに弁体１５が離着座することで、冷却路が開閉される。

　ハウジング１の内側に、サーモエレメント１７が挿入される。サーモエレメント１７は、本体部２０の軸芯部に、その軸芯線に沿うように配置される。サーモエレメント１７は、内部にワックス等の熱膨張体が封入されるエレメントケース３０と、このエレメントケース３０に進退可能に挿入されるピストン３とを備える。
　そして、エレメントケース３０周囲の冷却液の温度が上昇し、内部の熱膨張体が膨張すると、ピストン３がエレメントケース３０から退出し、サーモエレメント１７が伸長する。反対に、エレメントケース３０周囲の冷却液の温度が低下し、内部の熱膨張体が収縮すると、ピストン３がエレメントケース３０に進入し、サーモエレメント１７が収縮する。このように、サーモエレメント１７は、温度に応じて伸縮作動する。
　サーモエレメント１７の上端に位置するピストン３の先端は、本体部２０の内側、頂部に形成された筒状のボス部２０ａに篏合する。このため、ハウジング１に対するピストン３の上方への移動が阻止される。よって、サーモエレメント１７が伸縮作動すると、ハウジング１に対するピストン３の位置は変わらず、エレメントケース３０が上下に移動する。

　エレメントケース３０の外周に、弁体１５が固定されている。これにより、弁体１５は、サーモエレメント１７の伸縮に伴ってエレメントケース３０とともに上下に移動する。そして、サーモエレメント１７が伸長して弁体１５が下方へ移動すると、弁体１５が弁座２０ｂから離座してこれらの間を冷却液が通過できるようになるので、冷却路の連通が許容される。反対に、サーモエレメント１７が収縮し、弁体１５が上方へ移動して弁座２０ｂに着座すると、冷却路の連通が遮断される。このように、弁体１５は、弁座２０ｂに離着座して冷却路を開閉する。

　弁体１５の背面には、コイルスプリング１６の上端が当接する。このコイルスプリング１６は、サーモエレメント１７の周りを囲うように配置されている。また、コイルスプリング１６の下端（一端）は、フレーム１９で支えられている。

　フレーム１９は、ハウジング１に形成される一対の脚２１，２１の先端部に引っ掛かり、ハウジング１に対する下方への移動が阻止される。また、フレーム１９の中心部には、貫通孔１９ａが形成されている。この貫通孔１９ａに、エレメントケース３０が上下動自在に挿通される。つまり、エレメントケース３０は、フレーム１９に対して上下動可能となっている。

　コイルスプリング１６は、圧縮ばねであり、弁体１５とフレーム１９との間に圧縮された状態で配置される。このため、弁体１５は、コイルスプリング１６で上方（弁座２０ｂ側）へ付勢される。この構成において、サーモエレメント１７の周囲の冷却液が高温になり、サーモエレメント１７が伸長すると、弁体１５がコイルスプリング１６の付勢力に抗して下方へ移動して、弁座２０ｂから離れる。その一方、サーモエレメント１７の周囲の冷却液が低温になり、サーモエレメント１７が収縮すると、弁体１５がコイルスプリング１６の付勢力に従って上方へ移動して、弁座２０ｂに近づく。

　図１に示すように、ハウジング１は、一対の脚２１，２１と、各脚２１の根元に配置される補強用のリブ２２とを有する。また、一対の脚２１，２１の先端には、それぞれ引掛け部２１ａが形成されており、この引掛け部２１ａにフレーム１９に形成された係合部１９ｂが引っ掛かる。

　ハウジング１を構成する各部において、本体部２０の中心側が内側、反対側（外周側、中心から離れる側）が外側である。図４に示すように、各脚２１を下方（先端側）から見た状態で、脚２１の外側面２１ｂは開口２０ｃの縁に沿うように円弧状に湾曲する。一対の脚２１，２１の外側面を繋ぐ円を、円Ｃとする。各脚２１の根元には、その脚２１の根元、両側部から延長するように、リブ２２が形成されている。

　各リブ２２の外側面２２ｂは、脚２１の外側面２１ｂに連なり、この脚２１の外側面２１ｂから円Ｃの内側へ向けて湾曲する。これにより、一対の脚２１，２１の先端を開く（離間させる）方向に加わる力に対し、耐久性を向上できる。よって、ハウジング１の脚２１の開きを抑制できる。
　特に、サーモスタット装置１０が、エンジンの入口側に配置され、接続口２３からラジエータを経由した冷却液が流入する場合には、この接続口側の冷却液の圧力で弁体１５が開弁しないよう、コイルスプリング１６のセット荷重を大きくする必要があり、脚２１を開く方向へ作用する力が大きくなる。よって、このようなエンジン入口側に配置されるサーモスタット装置１０に、本発明が適用されるのが特に有効である。しかし、本発明は、エンジン出口側に配置されるサーモスタット装置に適用されても良い。
　また、上記構成によれば、リブ２２全体が円Ｃよりも内側に配置されるため、サーモスタット装置１０を相手方部材に搭載する際に、リブ２２が相手側部材に干渉することがない。よって、上記構成によれば、補強用のリブ２２を設けたとしても、サーモスタット装置１０の搭載性が低下するのを抑制できる。
　さらには、ハウジング１と相手方部材との間をシールするガスケット２５のシールラインは、脚２１の外側を通るが、その脚２１の外側以外の部分では、シールラインを内側へ配置できる。このため、ハウジング１を小型にでき、サーモスタット装置１０の軽量化及び取付スペースの省スペース化が可能になる。
　なお、本実施の形態では、リブ２２の外側面２１ｂが湾曲しているが、この限りではなく、図４中一点鎖線で記載するように、リブ２２の外側面２２ｂが、脚２１の外側面２１ｂから円Ｃの内側へ向かうよう傾斜していても良い。このような場合であっても、本実施の形態と同様に、ハウジング１の脚２１の開きを抑制できるとともに、サーモスタット装置１０の搭載性が低下するのを抑制できる。

　また、本実施の形態のサーモスタット装置１０では、リブ２２の外側面２２ｂが湾曲し、その外側面２２ｂの曲率半径Ｒ２が、脚２１の外側面２１ｂの曲率半径Ｒ１よりも小さい（Ｒ２＜Ｒ１）。当該構成によれば、リブ２２の長さを確保しつつ、リブ２２の内側への突出量を抑制できるので、リブ２２を円Ｃの内側へ向かうように形成しても、リブ２２の内側に位置する弁体１５等の設計変更を不要にできる。
　さらに、上記構成によれば、脚２１の外側面２１ｂとリブ２２の外側面２２ｂとを曲線的に繋げることができ、脚２１の外側面２１ｂとリブ２２の外側面２２ｂとの間に角（エッジ）ができるのを抑制できるので、この角に応力が集中するのを抑制できる。よって、上記構成によれば、脚２１の耐久性を高める上で、より有利である。
　しかし、リブ２２の外側面２２ｂが湾曲する場合、その曲率半径Ｒ２は、脚２１の外側面２１ｂの曲率半径Ｒ１と同じであっても、それより大きくても良く、適宜変更できる。

　また、リブ２２の内側面２２ｃには、凹形状の窪み部２２ａが形成されている。より詳しくは、リブ２２の内側面２２ｃは、脚２１の内側面２１ｃに連なり、この脚２１の内側面２１ｃから外側へ湾曲して窪み部２２ａを形成する。当該構成によれば、リブ２２の内側への突出量を抑制しつつ、リブ２２の幅をなるべく均一にできるので、ハウジング１が合成樹脂で射出成型される場合に、成形精度を高めることができる。
　しかし、リブ２２の内側面２２ｃに、窪み部２２ａを形成しなくてもよく、ハウジング１の素材及び成型方法も適宜変更できる。具体的には、ハウジング１は、金属製であっても良い。また、リブ２２の高さ（厚さ）、幅、長さは、荷重負荷又は耐久条件に応じて、適宜変更できる。

　以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、及び変更が可能である。

　１　　　　　ハウジング
　２　　　　　フランジ
　３　　　　　ピストン
　１０　　　　サーモスタット装置
　１５　　　　弁体
　１６　　　　コイルスプリング（付勢部材）
　１９　　　　フレーム
　１９ｂ　　　係合部
　２０　　　　本体部
　２０ａ　　　ボス部
　２０ｂ　　　弁座
　２０ｃ　　　開口
　２１　　　　脚
　２１ａ　　　 引掛け部
　２１ｂ　　　脚の外側面
　２２　　　　リブ
　２２ａ　　　 窪み部
　２２ｂ　　　リブの外側面
　Ｃ　　　　　一対の脚の外側面を繋ぐ円
　Ｒ１　　　　脚の外側面の曲率半径
　Ｒ２　　　　リブの外周面の曲率半径

Claims (3)

1. 　内側に弁座が形成されるハウジングと、
   　一端が該ハウジングの内側に挿入されて温度に応じて伸縮作動するサーモエレメントと、
   　前記サーモエレメントの外周に設けられて前記サーモエレメントの伸縮作動により、前記弁座に離着座する弁体と、
   　前記弁体を弁座側へ付勢する付勢部材と、
   　前記付勢部材の一端を支持するフレームと、を備え、
   　前記ハウジングは、
   　一端に開口を有して内側に前記弁座が形成される中空の本体部と、
   　前記本体部の開口縁から起立して、先端に前記フレームが引っ掛かる一対の脚と、
   　前記開口縁に設けられて前記脚の根元の両側部に連なるリブと、を有し、
   　前記脚の外側面は、前記脚の先端側から見て円弧状に形成されており、
   　前記リブの外側面は、前記脚の前記外側面から一対の前記脚の前記外側面を繋ぐ円の内側へ向かうよう、湾曲又は傾斜することを特徴とするサーモスタット装置。
2. 　前記リブの外側面の曲率半径は、前記脚の外側面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載されたサーモスタット装置。
3. 　前記リブの内側面には、凹形状の窪み部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたサーモスタット装置。

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