JP2006138235A - サーモスタット弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 作動の信頼性の高いサーモスタット弁の提供。
【解決手段】 弁ケース１に、ラジエータからの冷却水を流入する第１流入口２と、エンジンからの冷却水を流入する第２流入口３と、冷却水をエンジン側に回帰させる流出口４とを設けて、弁ケース内部に該各流入口と流出口を繋ぐ連通路５を画成する一方、該連通路内に、第１流入口側の弁座６を開閉する第１弁１０と第２流入口側の弁座７を開閉する第２弁１１を有する弁体８を配すると共に、該弁体に通電加熱される形状記憶合金ばね１２とバイアスばね１３とを装着して、第１弁で第１流入口側の弁座を閉塞した時には、第２弁で第２流入口側の弁座を開放し、第１弁で第１流入口側の弁座を開放した時には、第２弁で第２流入口側の弁座を閉塞するサーモスタット弁であって、形状記憶合金ばねの外周に断熱性・防水性及び弾性を有する皮膜１８をコーティングしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車のエンジン冷却回路に使用されるサーモスタット弁に関するものである。

従来のこの種サーモスタット弁は、具体的には図示しないが、上記エンジン冷却回路内に設置される弁ケース内に弁座を形成して、該弁座を弁ケース内に移動可能に設けられた弁体で開閉する一方、弁体の上流側に弁体を閉じ方向に付勢するバイアスばねを装着し、弁体の下流側に弁体を開き方向に付勢する形状記憶合金ばねを装着し、且つ、当該形状記憶合金ばねを通電により強制的に加熱できる構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

そして、エンジン冷却回路内を流動する冷却水が低温の場合には、形状記憶合金ばねが伸長せずに収縮したそのままの形状を維持しているので、弁体はバイアスばねのばね圧で上記弁座を閉塞して回路を遮断し、逆に、冷却水が高温の場合には、今度は、この温度を感知して、形状記憶合金ばねが伸長し、弁体をバイアスばねのばね圧に抗して押し上げ、弁座を開放して冷却水の流動を可能とする。

又、この場合に、例えば、エンジンに急負荷が加わり、エンジン側の冷却水の温度が急激に上昇したような時には、冷却水の温度による弁体の開閉とは別に、通電により、形状記憶合金ばねを強制的に加熱して、弁座を早めに開放することができるので、エンジン側へ回帰する冷却水の温度を一定に維持して、燃費の向上にも寄与することが可能となる。
特開平７−２７２５１号公報

然し乍ら、従来のサーモスタット弁にあっては、感温素子たる形状記憶合金ばねを裸線のまま弁ケース内に装着する関係で、特に、通電加熱して作動させる場合には、ジュール熱が弁ケース内を流動する冷却水に奪われて中々昇温しないので、作動の信頼性に欠ける嫌いがあった。この為、実際の使用に際しては、例えば、実公平７−４３５７３号公報に示すように、形状記憶合金ばねとバイアスばねをシール部材により冷却水から隔離させる構成を付与しなければならなくなるので、これに伴い、自ずと、サーモスタット弁自体が大型化する新たな問題点も招来させることとなる。

本発明は、斯かる従来のサーモスタット弁が抱える課題を有効に解決するために開発されたもので、請求項１記載の発明は、弁ケースに、ラジエータからの冷却水を流入する第１流入口と、エンジンからの冷却水を流入する第２流入口と、冷却水をエンジン側に回帰させる流出口とを設けて、弁ケース内部に該各流入口と流出口を繋ぐ連通路を画成する一方、該連通路内に、上記第１流入口側の弁座を開閉する第１弁と第２流入口側の弁座を開閉する第２弁を有する弁体を移動可能に配すると共に、該弁体に通電加熱される形状記憶合金ばねとバイアスばねとを逆方向から装着して、第１弁で第１流入口側の弁座を閉塞した時には、第２弁で第２流入口側の弁座を開放し、第１弁で第１流入口側の弁座を開放した時には、第２弁で第２流入口側の弁座を閉塞するサーモスタット弁であって、上記形状記憶合金ばねのコイル状外周に断熱性・防水性及び弾性を有する皮膜をコーティングしたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１を前提として、弁ケースと弁体は合成樹脂製で、バイアスばねはステンレス製であることを特徴とする。

依って、請求項１記載の発明にあっては、感温素子たる形状記憶合金ばねに対して、断熱性・防水性及び弾性を有する皮膜をコーティングしたので、特に、通電加熱して作動させる場合には、ジュール熱が弁ケース内を流動する冷却水に奪われることがないので、作動の信頼性が向上すると共に、小さな通電力で作動させることが可能となる。従って、従来の如く、形状記憶合金ばねとバイアスばねをシール部材により冷却水から隔離させる必要がなくなるので、サーモスタット弁自体の小型化にも大きく貢献できることとなる。

請求項２記載の発明にあっては、弁ケースと弁体が合成樹脂製であるので、サーモスタット弁自体の軽量化・小型化が更に可能となると共に、バイアスばねがステンレス製であるので、防錆処理も不要となる。

本発明は、自動車のエンジン冷却回路に使用されるサーモスタット弁において、形状記憶合金ばねのコイル状外周に断熱性・防水性及び弾性を有する皮膜をコーティングすることにより、特に、通電加熱して使用する場合には、作動の信頼性が向上すると共に、小さな通電力で作動させることを可能とするものである。

以下、本発明を図示する好適な実施例に基づいて詳述すれば、該実施例に係るサーモスタット弁は、図１・図２に示す如く、エンジン冷却回路内に設置される弁ケース１に対して、ラジェータからの冷却水を流入する第１流入口２と、エンジンからの冷却水を流入する第２流入口３と、冷却水をエンジン側に回帰させる１個の流出口４とを設けて、内部に該各流入口２・３と流出口４を繋ぐ連通路５を画成する一方、該連通路５の中間部に第１流入口２側の第１弁座６を形成し、第２流入口３と連通路５の境に第２流入口３側の第２弁座７を形成して、該各弁座６・７を後述する弁体８で開閉する構成となっている。

上記各弁座６・７を開閉する弁体８は、弁ケース１の連通路５内にガイド筒９を介して移動可能に配されるもので、その中間部側に上記第１弁座６を開閉する円盤状の第１弁１０を一体に設け、下部側に上記第２弁座７を開閉するテーパー状の第２弁１１を一体に設けて、円盤状の第１弁１０に形状記憶合金ばね１２とバイアスばね１３とを逆方向から装着して、当該両ばね１２・１３のばね圧の差により、第１弁１０で第１流入口２側の第１弁座６を閉塞した時には、第２弁１１で第２流入口３側の第２弁座７を開放し、逆に、第１弁１０で第１流入口２側の第１弁座６を開放した時には、第２弁１１で第２流入口３側の第２弁座７を閉塞する構成となっている。

又、上記第１弁１０と対向する弁ケース１の壁部に一方の電極１４を固定し、第１弁１０自体上に他方の電極１５を固定して、当該両電極１４・１５とコントローラ１６とを導電線１７を介して接続することにより、上記形状記憶合金ばね１２を強制的に通電加熱できる構成となっている。従って、形状記憶合金ばね１２が強制的に通電された場合には、形状記憶合金ばね１２がバイアスばね１３のばね圧に打ち勝って伸長して、上記第１流入口２側の第１弁座６を開放し、形状記憶合金ばね１２が通電されない場合には、今度は、逆に、形状記憶合金ばね１２が収縮して、バイアスばね１３が形状記憶合金ばね１２のばね圧に打ち勝つので、上記第２流入口３側の第２弁座７を開放することとなる。

そして、本実施例にあっては、斯かる構成に加えて、上記形状記憶合金ばね１２のコイル状外周に、断熱性・防水性及び弾性を有するシリコンゴムの皮膜１８をコーティングして、特に、形状記憶合金ばね１２を通電加熱して作動させる場合には、ジュール熱が弁ケース１内を流動する冷却水に奪われることを防止する構成が積極的に採用されている。尚、上記皮膜１８の厚さは、０．１〜１ミリ程度とする。

尚、本実施例の下では、上記した弁ケース１と弁体８を耐熱性を有する合成樹脂で成形して、サーモスタット弁自体の軽量化・小型化を可能とすると共に、バイアスばね１３をステンレス線材で成形して、防錆処理を不要となしている。

依って、実際の使用に際して、エンジン始動時など、冷却水の温度が形状記憶合金ばね１２の作動温度以下の場合には、形状記憶合金ばね１２が伸長することがないので、図１に示す如く、弁体８がバイアスばね１３のばね圧で図中上方へ押し上げられて、第１弁座６は弁体８の第１弁１０で閉塞され、第２弁座７は弁体８の第２弁１１で開放されるので、冷却水は、エンジンからバイパス通路を経て、第２流入口３を通って弁ケース１の連通路５内に流動し、そこから流出口４を通ってエンジン側へ回帰させられることとなる。

逆に、エンジンが温まり、冷却水の温度が形状記憶合金ばね１２の作動温度以上となった場合には、今度は、形状記憶合金ばね１２がバイアスばね１３に抗して伸長するので、図２に示す如く、弁体８が形状記憶合金ばね１２のばね圧で図中下方へ押し下げられて、第１弁座６は弁体８の第１弁１０で開放され、第２弁座７は弁体８の第２弁１１で閉塞されるので、冷却水は、エンジンからラジェータを経て、第１流入口２を通って弁ケース１の連通路５内に流動し、そこから流出口４を通ってエンジン側へ回帰させられることとなる。

又、エンジンに急負荷が加わり、エンジン側の冷却水の温度が急激に上昇したような場合には、上記した冷却水の温度による弁体８の開閉とは別に、コントローラ１６を駆動させて、通電により、形状記憶合金ばね１２を強制的に発熱して、図２に示す如く、早めに、第１弁座６を開放し、第２弁座７を閉塞すれば、エンジン側へ回帰する冷却水の温度を一定に維持して、燃費の向上にも寄与することが可能となる。

特に、この場合には、本実施例にあっては、既述した如く、形状記憶合金ばね１２は、そのコイル状外周に断熱性・防水性及び弾性を有するシリコンゴムの皮膜１８をコーティングしている関係で、ジュール熱が弁ケース１内を流動する冷却水に奪われることがないので、作動の信頼性が向上すると共に、小さな通電力で作動させることが可能となる。従って、従来の如く、形状記憶合金ばね１２とバイアスばね１３をシール部材を介して冷却水から隔離させる必要もなくなるので、これによっても、サーモスタット弁の小型化に貢献できることとなる。

更に、コーティングなしの形状記憶合金ばねとシリコンゴムのコーティングを施した形状記憶合金ばね１２を通電加熱させて、その通電量と作動までの時間を測定したところ、下記の表と通りの結果が得られた。尚、この場合には、コーティング皮膜１８の厚さを０．５ミリ、形状記憶合金ばね１２の線径をΦ０．７５ミリ、水温を２４℃、形状記憶合金ばね１２の作動温度を６０℃に設定した。

これにより、ジュール熱が弁ケース１内を流動する冷却水に奪われないことが明らかになることは言うまでもないが、これに伴い、小さな通電量で形状記憶合金ばね１２を作動させることが可能となるので、省電力にも大きく貢献できることとなる。

又、本実施例でも、形状記憶合金ばね１２を直接通電加熱させる構成に立脚しているので、ワックスタイプのものと比較すると、別置きのヒーターがいらなくなるし、ワックス全体が温まるよりも、形状記憶合金ばね１２が直接発熱するので、応答性が速いなどの利点がある。

本発明に係るサーモスタット弁は、ジュール熱が弁ケース内を流動する冷却水に奪われることがないので、特に、自動車のエンジン冷却回路に使用されるサーモスタット弁としては、頗る好都合なものとなる。

本発明に係るサーモスタット弁を第１弁座が閉塞され第２弁座が開放された状態をもって示す断面図である。 本発明に係るサーモスタット弁を第１弁座が開放され第２弁座が閉塞された状態をもって示す断面図である。

符号の説明

１ 弁ケース
２ 第１流入口
３ 第２流入口
４ 流出口
５ 連通路
６ 第１弁座
７ 第２弁座
８ 弁体
９ ガイド筒
１０ 第１弁
１１ 第２弁
１２ 形状記憶合金ばね
１３ バイアスばね
１４ 電極
１５ 電極
１６ コントローラ
１７ 導電線
１８ シリコンゴムの皮膜

Claims (2)

1. 弁ケースに、ラジエータからの冷却水を流入する第１流入口と、エンジンからの冷却水を流入する第２流入口と、冷却水をエンジン側に回帰させる流出口とを設けて、弁ケース内部に該各流入口と流出口を繋ぐ連通路を画成する一方、該連通路内に、上記第１流入口側の弁座を開閉する第１弁と第２流入口側の弁座を開閉する第２弁を有する弁体を移動可能に配すると共に、該弁体に通電加熱される形状記憶合金ばねとバイアスばねとを逆方向から装着して、第１弁で第１流入口側の弁座を閉塞した時には、第２弁で第２流入口側の弁座を開放し、第１弁で第１流入口側の弁座を開放した時には、第２弁で第２流入口側の弁座を閉塞するサーモスタット弁であって、上記形状記憶合金ばねのコイル状外周に断熱性・防水性及び弾性を有する皮膜をコーティングしたことを特徴とするサーモスタット弁。
2. 弁ケースと弁体は合成樹脂製で、バイアスばねはステンレス製であることを特徴とする請求項１記載のサーモスタット弁。
   

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