JPH10220633A - サーモスタット弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、感温ケース内に収容されるワック
スを強制加熱する機能を備えたサーモスタット弁装置に
関し、開弁温度制御に対する信頼性を従来より大幅に向
上することを目的とする。 【解決手段】 サーモスタット本体２３の外側に、ピス
トンロッド２９の移動に連動して開口部２１ａを開閉す
る主弁４１を配置してなるサーモスタット弁装置におい
て、感温ケース２７にヒートパイプ６９の放熱端６９ａ
を熱的に接続するとともに、ヒートパイプ６９の加熱端
６９ｂをハウジング２１またはハウジング２１の外側に
配置される電気ヒータ７０に熱的に接続してなることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーモスタット弁
装置に係わり、特に、感温ケース内に収容されるワック
スを強制加熱する機能を備えたサーモスタット弁装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車のエンジン冷却系では、
冷却水の温度を所定の温度に保つため、ラジエータ側へ
の冷却水の流れを制御するサーモスタット弁装置が配置
されている。しかしながら、従来の一般的なサーモスタ
ット弁装置では、エンジンの安全性を考慮すると、開弁
温度を、例えば、８０℃程度の比較的低温の一定値にし
か設定できず、エンジンの燃焼効率の障害になってい
た。

【０００３】すなわち、開弁温度を、例えば、９０℃程
度の比較的高温の値に設定することによりエンジンの燃
焼効率を高めることが可能になるが、この場合には、エ
ンジンの安全性が問題になる。つまり、エンジン低負荷
時に高水温化を図り燃焼効率を向上しても、急激に高負
荷になった場合には、エンジン冷却水温上昇までの時間
遅れ、および、ワックスの反応速度が遅くオーバーヒー
トを発生する虞がある。

【０００４】従来、このような問題を解決したサーモス
タット弁装置として、例えば、特開平６−２０７６８５
号公報に開示されるものが知られている。図２は、この
公報に開示されるサーモスタット弁装置を示すもので、
この装置では、ハウジング１内に、サーモスタット本体
２が収容されている。サーモスタット本体２は、ワック
ス３の収容される感温ケース４と、この感温ケース４内
に収容されるワックス３の温度による体積変化により移
動されるピストンロッド５とを有している。

【０００５】感温ケース４は、ホルダ６を介して横ウエ
ブ７に固定されており、ピストンロッド５には、主弁８
およびバイパス弁９が固定されている。そして、このサ
ーモスタット弁装置では、感温ケース４内に電気ヒータ
１０が配置されている。このようなサーモスタット弁装
置では、開弁温度が、例えば、通常のエンジン負荷時で
は、９０℃程度の比較的高温の値に設定されるが、エン
ジンの負荷が急激に増大しそうな場合には、電気ヒータ
１０をオンすることにより、感温ケース４内に収容され
るワックス３を強制加熱して、エンジン冷却水温上昇を
待たずに開弁することが可能になり、エンジンの安全性
を確保することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサーモスタット弁装置では、感温ケース４内
に電気ヒータ１０を直接収容しているため、冷却水流路
１１に配置される感温ケース４内に電線１２を接続する
必要があり、シール機構が非常に複雑になり、開弁温度
制御に対する信頼性が低下するという問題があった。

【０００７】本発明は、かかる従来の問題を解決するた
めになされたもので、開弁温度制御に対する信頼性を従
来より大幅に向上することができるサーモスタット弁装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１のサーモスタッ
ト弁装置は、ハウジングの開口部に、感温ケース内に収
容されるワックスの温度による体積変化を利用してピス
トンロッドを移動するサーモスタット本体を配置すると
ともに、前記感温ケースを前記ピストンロッドより内方
に配置して前記ハウジング側に固定し、前記サーモスタ
ット本体の外側に、前記ピストンロッドの移動に連動し
て前記開口部を開閉する主弁を配置してなるサーモスタ
ット弁装置において、前記感温ケースにヒートパイプの
放熱端を熱的に接続するとともに、前記ヒートパイプの
加熱端を前記ハウジングまたはハウジングの外側に配置
される電気ヒータに熱的に接続してなることを特徴とす
る。

【０００９】請求項２のサーモスタット弁装置は、請求
項１記載のサーモスタット弁装置において、前記ヒート
パイプを囲繞して断熱部材を配置するとともに、この断
熱部材により前記感温ケースを前記ハウジング側に固定
してなることを特徴とする。請求項３のサーモスタット
弁装置は、請求項１または２記載のサーモスタット弁装
置において、前記感温ケースに凹部を形成し、この凹部
に前記ヒートパイプの放熱端を嵌挿してなることを特徴
とする。

【００１０】請求項４のサーモスタット弁装置は、請求
項１ないし３のいずれか１項記載のサーモスタット弁装
置において、前記感温ケースを囲繞して主弁を配置する
とともに、前記感温ケースの外周に、前記主弁の閉時に
前記主弁の内周部が当接される環状突部を形成してなる
ことを特徴とする。請求項５のサーモスタット弁装置
は、請求項１ないし４のいずれか１項記載のサーモスタ
ット弁装置において、前記ピストンロッドにバイパス弁
を固定してなることを特徴とする。

【００１１】（作用）請求項１のサーモスタット弁装置
では、ハウジングまたはハウジングの外側に配置される
電気ヒータを加熱すると、ヒートパイプの加熱端に熱が
伝達され、この熱がヒートパイプを介してヒートパイプ
の放熱端に瞬時に伝達され、感温ケースを介して内部の
ワックスに伝達される。

【００１２】請求項２のサーモスタット弁装置では、ヒ
ートパイプを囲繞して断熱部材が配置され、また、この
断熱部材により感温ケースがハウジング側に固定され
る。請求項３のサーモスタット弁装置では、感温ケース
に凹部が形成され、この凹部にヒートパイプの放熱端が
嵌挿される。請求項４のサーモスタット弁装置では、感
温ケースを囲繞して主弁が配置され、感温ケースの外周
に、主弁の閉時に主弁の内周部が当接される環状突部が
形成される。

【００１３】請求項５のサーモスタット弁装置では、ピ
ストンロッドにバイパス弁が固定され、バイパス通路の
開閉が行われる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に示す
実施形態について説明する。

【００１５】図１は、本発明のサーモスタット弁装置の
一実施形態を示しており、符号２１は、内燃機関用の冷
却水をラジエータからエンジン側に導くための入口管路
を構成するパイプ状のハウジングを示している。このハ
ウジング２１の開口部２１ａの中心軸上には、サーモス
タット本体２３が配置されている。

【００１６】このサーモスタット本体２３は、ワックス
２５が収容される感温ケース２７と、ワックス２５の温
度による体積変化により移動されるピストンロッド２９
とを備えている。感温ケース２７は、ピストンロッド２
９より内方に配置されている。感温ケース２７には、ピ
ストンロッド２９を案内する案内部材３１がカシメ固定
されている。

【００１７】案内部材３１と感温ケース２７との間に
は、ダイヤフラム３３が配置されている。案内部材３１
のダイヤフラム３３とピストンロッド２９の間には、半
流動体３５，ラバーピストン３７およびテフロンピスト
ン３９が順次配置されている。サーモスタット本体２３
の外側には、ピストンロッド２９の移動に連動して開口
部２１ａを開閉する主弁４１が配置されている。

【００１８】この主弁４１は、円環状の本体部材４３の
外周側にシールパッキン４５を有し、内周側にセンター
パッキン４７を有している。本体部材４３の内周側に
は、リテーナ４９の上端に形成されるフランジ部４９ａ
が連結されている。リテーナ４９は、感温ケース２７お
よび案内部材３１を囲繞して配置されており、下端をピ
ストンロッド２９に固定されている。

【００１９】このリテーナ４９には、貫通穴４９ｂが形
成されている。ハウジング２１の開口部２１ａ端には、
円環状のフランジ５１が固定され、このフランジ５１
に、主弁４１のシールパッキン４５が当接されている。
また、フランジ５１には、フレーム５３が固定されてお
り、このフレーム５３と主弁４１の本体部材４３との間
に、本体部材４３をフランジ５１側に押圧するコイルス
プリング５５が配置されている。

【００２０】ハウジング２１の開口端面には、円環状溝
２１ｂが形成され、この円環状溝２１ｂ内にＯリング５
７が収容されている。また、この実施形態では、リテー
ナ４９の下方に、冷却水のバイパス通路５９を開閉する
バイパス弁６１が配置されている。このバイパス弁６１
は、ピストンロッド２９に固定されるストッパー６３
と、このストッパー６３の上面に内周を当接される弁体
６５とを有している。

【００２１】この弁体６５とリテーナ４９との間には、
弁体６５をストッパー６３側に押圧するコイルスプリン
グ６７が配置されている。そして、この実施形態では、
感温ケース２７にヒートパイプ６９の放熱端６９ａが熱
的に接続され、ヒートパイプ６９の加熱端６９ｂがハウ
ジング２１に配置される電気ヒータ７０に熱的に接続さ
れている。

【００２２】すなわち、感温ケース２７には、円筒状の
凹部２７ａが形成され、この凹部２７ａには、ヒートパ
イプ６９の放熱端６９ａが伝熱グリスを介して嵌挿され
ている。

【００２３】また、感温ケース２７の外周には、主弁４
１の閉時に、主弁４１の内周部のセンターパッキン４７
が当接される環状突部２７ｂが一体形成されている。ヒ
ートパイプ６９を囲繞して、例えば、６６ナイロン等の
樹脂からなる断熱部材７１が配置されている。この断熱
部材７１の下端には支持部７１ａが一体形成され、この
支持部７１ａに感温ケース２７の上部が嵌挿固定されて
いる。

【００２４】断熱部材７１の上端は、ハウジング２１の
内面に形成される穴部２１ｃに嵌挿され固定されてい
る。ハウジング２１の感温ケース２７に対向する位置に
は、ボス部２１ｄが外側に突出して一体形成されてい
る。ボス部２１ｄには、貫通穴２１ｅが形成されてお
り、パッキン７３およびブッシュ７５が収容されてい
る。

【００２５】ブッシュ７５は、銅，アルミニウム等の熱
伝導の良好な金属からなり、貫通穴２１ｅに螺合されて
いる。このブッシュ７５には、凹部７５ａが形成され、
凹部７５ａには、ヒートパイプ６９の加熱端６９ｂが伝
熱グリスを介して嵌挿されている。ブッシュ７５に当接
して伝熱性の絶縁板７７が配置され、この外側に、例え
ば、ＰＴＣサーミスタヒータからなる電気ヒータ７０が
配置されている。

【００２６】この電気ヒータ７０には、電線７９が接続
され、耐熱材８１によりモールドされている。上述した
サーモスタット弁装置では、通常のエンジン負荷状態で
は、エンジン側からの冷却水の温度が、例えば、９０℃
以下である場合には、図１に示したように、主弁４１が
閉じられ、バイパス通路５９が開とされ、冷却水は矢符
Ａに示すようにバイパス通路５９を介してエンジン側に
循環され、高水温制御による燃焼効率向上が図られる。

【００２７】一方、エンジン側からの冷却水の温度が、
例えば、９０℃を越えると、感温ケース２７内のワック
ス２５の体積膨張によりピストンロッド２９が下方に移
動され、バイパス弁６１によりバイパス通路５９が閉じ
られ、同時に主弁４１が開とされ、矢符Ｂに示すよう
に、ラジエータで冷却された冷却水がエンジン側に循環
される。

【００２８】しかし、急激にエンジン負荷が増大しそう
な時は、エンジン冷却水の温度上昇を待って開弁してい
てはオーバーヒートとなるため、冷却水の温度が９０℃
以下であっても制御装置により電気ヒータ７０への通電
が行われる。この通電により、電気ヒータ７０が加熱さ
れ、ヒートパイプ６９の加熱端６９ｂに熱が伝達され、
この熱がヒートパイプ６９を介してヒートパイプ６９の
放熱端６９ａに瞬時に伝達され、感温ケース２７を介し
て内部のワックス２５に伝達され、ワックス２５の体積
膨張によりピストンロッド２９が下方に移動され、バイ
パス弁６１によりバイパス通路５９が閉じられ、同時に
主弁４１が開とされ、冷却水は矢符Ｂに示すようにハウ
ジング２１内に流入した後、ラジエータで冷却されエン
ジンに循環される。

【００２９】従って、冷却水の温度が、例えば、８０℃
程度の温度でも開弁することが可能になり、エンジンの
安全性を確保することができる。以上のように構成され
たサーモスタット弁装置では、感温ケース２７にヒート
パイプ６９の放熱端６９ａを熱的に接続し、ヒートパイ
プ６９の加熱端６９ｂをハウジング２１の外側に配置さ
れる電気ヒータ７０に熱的に接続したので、電気ヒータ
７０を冷却水流路に配置される感温ケース２７内に配置
する必要がなくなり、開弁温度制御に対する信頼性を従
来より大幅に向上することができる。

【００３０】また、ヒートパイプ６９を囲繞して断熱部
材７１を配置したので、ヒートパイプ６９が冷却水の温
度の影響を受けることがなくなり、電気ヒータ７０から
の熱量を感温ケース２７内のワックス２５に確実に伝達
することができる。

【００３１】そして、この断熱部材７１により感温ケー
ス２７をハウジング２１側に固定したので、感温ケース
２７を別途支持する必要がなくなり構造を簡易にするこ
とができる。さらに、上述したサーモスタット弁装置で
は、感温ケース２７に凹部２７ａを形成し、この凹部２
７ａにヒートパイプ６９の放熱端６９ａを嵌挿したの
で、ヒートパイプ６９の放熱端６９ａの伝熱面積を増大
することができ、また、感温ケース２７内のワックス２
５を均等に加熱することができる。

【００３２】また、感温ケース２７を囲繞して主弁４１
を配置し、感温ケース２７の外周に、主弁４１の閉時に
主弁４１の内周部が当接される環状突部２７ｂを形成し
たので、主弁４１の閉時において、感温ケース２７と主
弁４１の内周部との間の間隙から冷却水が漏洩すること
を容易，確実に防止することができる。そして、上述し
たサーモスタット弁装置では、ピストンロッド２９にバ
イパス弁６１を固定したので、バイパス通路６９の開閉
を行うことができる。

【００３３】なお、上述した実施形態では、感温ケース
２７を断熱部材７１によりハウジング２１側に支持した
例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定
されるものではなく、感温ケース２７を別部材によりハ
ウジング２１側に支持しても良く、また、感温ケースを
ハウジングと一体にしても良い。また、上述した実施形
態では、ダイヤフラム式のサーモスタット弁装置に本発
明を適用した例について説明したが、本発明はかかる実
施形態に限定されるものではなく、例えば、アキュムレ
ータ式のサーモスタット弁装置にも適用することができ
る。

【００３４】さらに、上述した実施形態では、ラジエー
タからの冷却水のエンジンへの入口流路にサーモスタッ
ト弁装置を配置した例について説明したが、本発明はか
かる実施形態に限定されるものではなく、エンジンから
のラジエータへの出口流路にサーモスタット弁装置を配
置しても良い。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１のサーモス
タット弁装置では、感温ケースにヒートパイプの放熱端
を熱的に接続し、ヒートパイプの加熱端をハウジングま
たはハウジングの外側に配置される電気ヒータに熱的に
接続したので、電気ヒータを冷却水流路に配置される感
温ケース内に配置する必要がなくなり、開弁温度制御に
対する信頼性を従来より大幅に向上することができる。

【００３６】請求項２のサーモスタット弁装置では、ヒ
ートパイプを囲繞して断熱部材を配置したので、ヒート
パイプが冷却水の温度の影響を受けることがなくなり、
電気ヒータからの熱量を感温ケース内のワックスに確実
に伝達することができる。また、この断熱部材により感
温ケースをハウジング側に固定したので、感温ケースを
別途支持する必要がなくなり構造を簡易にすることがで
きる。

【００３７】請求項３のサーモスタット弁装置では、感
温ケースに凹部を形成し、この凹部にヒートパイプの放
熱端を嵌挿したので、ヒートパイプの放熱端の伝熱面積
を増大することができ、また、感温ケース内のワックス
を均等に加熱することができる。請求項４のサーモスタ
ット弁装置では、感温ケースを囲繞して主弁を配置し、
感温ケースの外周に、主弁の閉時に主弁の内周部が当接
される環状突部を形成したので、主弁の閉時において、
感温ケースと主弁の内周部との間の間隙から冷却水が漏
洩することを容易，確実に防止することができる。

【００３８】請求項５のサーモスタット弁装置では、ピ
ストンロッドにバイパス弁を固定したので、バイパス通
路の開閉を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーモスタット弁装置の一実施形態を
示す断面図である。

【図２】従来のサーモスタット弁装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２１ ハウジング ２１ａ 開口部 ２３ サーモスタット本体 ２５ ワックス ２７ 感温ケース ２７ａ 凹部 ２７ｂ 環状突部 ２９ ピストンロッド ４１ 主弁 ６１ バイパス弁 ６９ ヒートパイプ ６９ａ 放熱端 ６９ｂ 加熱端 ７０ 電気ヒータ ７１ 断熱部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング（２１）の開口部（２１ａ）
   に、感温ケース（２７）内に収容されるワックス（２
   ５）の温度による体積変化を利用してピストンロッド
   （２９）を移動するサーモスタット本体（２３）を配置
   するとともに、前記感温ケース（２７）を前記ピストン
   ロッド（２９）より内方に配置して前記ハウジング（２
   １）側に固定し、前記サーモスタット本体（２３）の外
   側に、前記ピストンロッド（２９）の移動に連動して前
   記開口部（２１ａ）を開閉する主弁（４１）を配置して
   なるサーモスタット弁装置において、 前記感温ケース（２７）にヒートパイプ（６９）の放熱
   端（６９ａ）を熱的に接続するとともに、前記ヒートパ
   イプ（６９）の加熱端（６９ｂ）を前記ハウジング（２
   １）またはハウジング（２１）の外側に配置される電気
   ヒータ（７０）に熱的に接続してなることを特徴とする
   サーモスタット弁装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のサーモスタット弁装置に
   おいて、 前記ヒートパイプ（６９）を囲繞して断熱部材（７１）
   を配置するとともに、この断熱部材（７１）により前記
   感温ケース（２７）を前記ハウジング（２１）側に固定
   してなることを特徴とするサーモスタット弁装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のサーモスタット
   弁装置において、 前記感温ケース（２７）に凹部（２７ａ）を形成し、こ
   の凹部（２７ａ）に前記ヒートパイプ（６９）の放熱端
   （６９ａ）を嵌挿してなることを特徴とするサーモスタ
   ット弁装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項記載の
   サーモスタット弁装置において、 前記感温ケース（２７）を囲繞して主弁（４１）を配置
   するとともに、前記感温ケース（２７）の外周に、前記
   主弁（４１）の閉時に前記主弁（４１）の内周部が当接
   される環状突部（２７ｂ）を形成してなることを特徴と
   するサーモスタット弁装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項記載の
   サーモスタット弁装置において、 前記ピストンロッド（２９）にバイパス弁（６１）を固
   定してなることを特徴とするサーモスタット弁装置。