KR101286474B1 - 서모스탯 장치 - Google Patents

Abstract

밸브 개방 초기 단계에서의 동작을 안정화시킴과 동시에, 냉각계 회로 내에서 순환되는 냉각액의 온도를 안정시킬 수 있는 서모스탯 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 서모스탯 장치는 주밸브체의 원통상 밸브시트로의 진입부 외주에는 밸브 폐쇄 시 원통상 밸브시트의 내주면에 탄성적으로 압접되는 환상 씰립이 마련되어 있다. 이 환상 씰립은 감온가동체에 의한 주밸브체의 구동방향으로 만곡된 요철을 가지는 파형을 이루어 마련되어 있다. 이로 인해 밸브 폐쇄 시 원통상 밸브시트의 내주면에 대한 환상 씰립의 접촉위치를 환상 씰립의 원주방향 위치에 따라 주밸브체의 구동방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 밸브 개방 초기 단계에서는 적은 유량으로 냉각액을 유입시켜서 주밸브체가 개방 방향으로 이동함에 따라 냉각액의 유량을 서서히 증대시킬 수 있어 밸브 개방 초기 단계에서의 동작을 안정화시킬 수 있다.

Description

서모스탯 장치{Thermostat Apparatus}

본 발명은 예컨대, 냉각계 회로 내에서 순환되는 냉각액의 유량을 제어하는 서모스탯 장치에 관한 것이다.

도 13은 종래 제안되고 있는 서모스탯장치(101)의 대표적인 일 실시형태의 구성을 도시한 정면 단면도이며, 서모스탯장치(101)의 원통상(圓筒狀) 밸브시트(111)에 대해 주밸브체(121)가 개방된 상태를 나타내고 있다. 이 서모스탯장치(101)는 자동차용 엔진의 라디에이터 및 바이패스유로를 통해 냉각액을 순환시키는 냉각계 회로 상에 설치되는 것으로 설명한다.

서모스탯장치(101)는 내부에 각종 포트(103a,103b,103c)를 통해 냉각액이 출입하는 냉각액 유로실(103d)이 형성된 서모스탯 하우징(103) 내에 고정되어 이용되는 것이며, 원통상 밸브시트(111)와, 원통상 밸브시트(111)의 내측까지 진입됨으로써 원통상 밸브시트(111)를 폐쇄하는 주밸브체(121)와, 냉각액의 온도를 감지해서 주밸브체(121)를 도 13에 도시한 상하 방향으로 구동시키는 감온가동체(131)를 구비하고 있다.

또한, 서모스탯장치(101)는 원통상 밸브시트(111)의 외측에 플랜지 형상으로 마련된 플랜지부(113)에 대해 그 양측이 고정되는 지지프레임(133)과, 지지프레임(133)의 중앙측에서 상단이 지지되며 하단측이 감온가동체(131) 내에 수납되는 피스톤샤프트(135)를 더 구비하고 있다. 또한, 서모스탯장치(101)는 원통상 밸브시트(111)의 플랜지부(113)에 대해 그 상부가 고정된 프레임(137)과, 주밸브체(121)와 프레임(137)의 하부 사이에 마련되고, 주밸브체(121)를 상측으로 밀어 붙이도록 바이어스하는 메인스프링(139)를 구비하고 있다.

서모스탯장치(101)의 주밸브체(121)는 도 13에 도시한 바와 같이, 금속제이며 소정형상의 밸브체 본체(123)에 있어서 외주측 단부(123c)보다도 내주측으로, 외주측 단부(123c) 상면에 대해 상측으로 돌출 형상을 갖는 돌출형상부(123d)가 형성되어 있다. 이 돌출형상부(123d)의 외주면(123e)에는 탄성을 가지는 합성 고무 등으로 이루어지는 환상(環狀) 탄성체(125)가 접착되어 있으며, 이 환상 탄성체(125)와 돌출 형상부(123d)에 의해 밸브 폐쇄 시 원통상 밸브시트(111)의 내측까지 진입하는 진입부(124)가 구성되어 있다. 이 환상 탄성체(125)의 외주면인 진입부(124)의 외주면에는 주밸브체(121)의 폐쇄 시에 원통상 밸브시트(111)의 내주면(111a)에 탄성적으로 압접되는 환상 씰립(127)이 마련되어 있다.

상기와 같이 구성되는 서모스탯장치(101)에서는 감온가동체(131)의 주위로 유입하는 냉각액의 온도가 소정 온도보다 낮은 경우, 감온가동체(131)의 내부에 밀봉된 열팽창체가 열수축하게 되고, 메인스프링(139)이 주밸브체(121)를 폐쇄 방향으로 바이어스 하는 힘에 의해, 피스톤샤프트(135)가 감온가동체(131) 내로 도시한 상태로부터 밀려 복귀된다. 이로 인해, 주밸브체(121) 및 감온가동체(131)가 폐쇄 방향으로 이동한 후, 주밸브체(121)의 외주측 단부(123c)의 상면이 원통상 밸브시트(111)의 플랜지부(113) 하면에 대해 접촉되어 정지된 상태로, 원통상 밸브시트(111)에 대해 주밸브체(121)가 폐쇄된다. 이 경우, 환상 씰립(127)은 원통상 밸브시트(111)의 내주면(111a)에 탄성적으로 압접되어 있으며, 그 결과 환상 씰립(127)이 압접되어 있는 부위가 씰링된다.

감온가동체(131)의 주위로 유입하는 냉각액의 온도가 소정 온도 이상이 되면, 감온가동체(131) 내에 밀봉된 열팽창체가 열팽창해서 피스톤샤프트(135)를 밀어내는 동작을 한다. 이로 인해, 감온가동체(131)가 주밸브체(121)와 함게 도 13의 하측 방향으로 이동하고, 환상 씰립(127)이 원통상 밸브시트(111)의 내주면(111a)으로부터 이격된 후, 도 13에 도시한 바와 같이 원통상 밸브시트(111)에 대해 주밸브체(121)가 폐쇄되어, 원통상 밸브시트(111)와 밸브체 본체(123)의 사이로 냉각액의 유통이 시작된다.

이 후, 냉각액의 온도변화량에 대응해서 감온가동체(131) 내의 열팽창체의 열팽창 및 열수축에 의해 피스톤샤프트(135)가 신축동작하고, 이로 인해 주밸브체(121) 및 감온가동체(131)가 이동하게 된다.

그런데, 상술한 서모스탯 장치(101)는 주밸브체(121)의 환상 씰립(127)이 도면의 상하 방향으로 위치 변화없이 원주방향을 따라 마련되어 있으며, 밸브 개방 시 원주방향 전체에 걸쳐 환상 씰립(127)이 원통상 밸브시트(111)의 내주면(111a)으로부터 일제히 이격하는 경향이 있다. 따라서, 예를 들어 엔진 내부를 통해 순환되는 냉각액의 온도 상승이 빠르고, 워터펌프에 의한 주밸브체(121)의 상하 양측 차압이 큰 경우, 라디에이터 내에서 저온화된 냉각액이 밸브 개방 직후 주밸브체(121)의 도면 하측으로부터 상측으로 급격하게 유입되어, 엔진 냉각회로 내로 저온화된 냉각액이 순식간에(一氣)에 유입된다.

이로 인해, 냉각회로 내의 냉각액 온도는 언더슈트를 발생시키며, 그 반작용으로서 주밸브체(121)가 폐쇄되어 버리면, 이번에는 냉각액의 온도가 오버슈트를 발생해 버리고, 이러한 현상이 반복됨으로써 헌팅(hunting)이 발생하는 경우가 있다. 이러한 헌팅은 특히, 겨울 등의 외기온이 낮은 경우, 온도폭이 커져서 발생하는 케이스가 있으며, 그 결과 열 변화에 의한 열 스트레스로 인해 엔진에 큰 악영향을 미치게 된다.

그래서, 종래에도 상기와 같은 헌팅에 대한 문제를 해결하기 위해 원통상 밸브시트(111)나 주밸브체(121)의 구조를 개량한 다양한 기술이 제시되고 있었다(일례, 특허문헌 1,2 참조).

특허문헌 1에 개시된 서모스탯 장치는, 주밸브체의 수직밸브체부에 마련되는 환상 탄성체의 여러 개소(위치)에, 주밸브체의 상측으로부터 하측으로 서서히 냉각액 유로가 좁아지도록 V 자 형상의 개구홈으로서 절결(切欠)이 형성되어 있다. 또한, 이 특허문헌1에 개시된 서모스탯 장치는 환상 탄성체가 주밸브체의 수평밸브체부까지 접착되어 있으며, 원통상 밸브시트의 수평밸브시트부의 하면에 이 환상 탄성체가 접리(接籬) 가능하도록 환상 돌출부가 마련되어 있다.

이와 같이 구성되는 서모스탯 장치는 밸브 폐쇄 상태로부터 주밸브가 조금 이동한 후의 밸브 개방 초기 단계에서는 이 절결을 통해 소량의 냉각액을 유통시키고, 이 상태로부터 주밸브체의 밸브 개방 방향으로 이동량이 증가함에 따라, 냉각액의 유량이 서서히 증대하도록 동작하게 되어 있다.

특허문헌 2에 개시된 서모스탯 장치는 주밸브체의 수평부의 외주측 단부가 원통상 밸브시트의 수평 밸브시트측으로 굴곡 형성되어 있으며, 환상 탄성체가 주밸브체의 수평부까지 접착되어 있다. 또한, 이 서모스탯 장치에서는 원통상 밸브시트의 수평밸브시트의 하면에 환상 탄성체가 접리 가능하도록 환상 돌출부가 마련되어 있으며, 나아가 원통상 밸브시트의 수평 밸브시트에 통수공이 형성되어 있다.

이와 같이 구성되는 서모스탯 장치는 밸브 폐쇄 시 환상 탄성체의 환상 씰립을 원통상 밸브시트의 내주면에 접촉시킴과 동시에, 환상 탄성체의 환상 돌출부를 원통상 밸브시트의 수평 밸브시트에 접촉시키고 있다. 밸브 개방 초기에는 환상 탄성체의 환상 돌출부만이 원통상 밸브시트의 수평 밸브시트로부터 이격하고, 수평 밸브시트의 통수공을 통해 소량의 냉각액이 통과하여, 주밸브체 및 원통상 밸브체의 전후에서의 유량이 소유량으로 제어된다. 이 상태로부터 주밸브체가 더욱 개방 방향으로 이동하고, 환상 탄성체의 환상 씰립이 원통상 밸브시트의 내주면으로부터 이격하면, 환상 씰립과 원통상 밸브시트 사이에서 냉각액의 유통이 시작하게 되어, 냉각액의 유량이 본격적으로 증대하게 된다.

특허문헌1:일본 특개평7-305787호 공보 특허문헌2:일본 특개평11-351441호 공보

그런데, 상술한 종래 기술은 이하에서 설명하는 바와 같은 문제점이 있었다.

특허문헌 1의 개시기술은 합성 고무 등으로 이루어지는 환상 씰립을 포함하는 환상 탄성체의 일부에 절결이 형성된 구성으로 되어 있기 때문에, 원통상 밸브시트 및 주밸브체의 개폐 동작을 반복할 때 환상 탄성체에 대한 압축, 슬라이딩이나, 냉각액에 의한 팽윤(澎潤)이 원인이 되어 절결된 부위의 형상이 변형되어 버려서, 미리 설정된 밸브 개폐시의 유량특성에 변화가 발생할 우려가 있다.

또한, 특허문헌 2의 개시기술은 밸브 개방 초기 유량을 소량으로 하기 위해 통수공을 이용하는 구성으로 되어 있지만, 이와 같은 통수공은 이물의 막힘이나 먼지 축적에 의해 통수공으로서의 기능을 상실할 우려가 있었다. 또한, 밸브 폐쇄 시 통수공을 닫을 수 있도록 하기 위해 주밸브체의 외주측 치수가 외측으로 커지도록 설정할 필요가 있으며, 통수공의 막힘 등을 회피하기 위해 통수공을 크게 할 경우에는, 오히려 주밸브체의 외주측 치수를 크게 설정할 필요가 있다. 그 결과, 주밸브체나 서모스탯 장치 전체의 치수를 크게 설정할 필요가 발생한다. 이것은, 밸브개방 시에 있어서 냉각액의 유통 저항 증대를 초래하여, 서모스탯 장치의 소형화, 경량화 및 코스트 다운을 도모하기에 바람직하다고는 말하기 어려웠다.

또한, 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 개시기술 모두 밸브 폐쇄 시 절결이나 통수공을 통해 냉각액이 흐르는 것을 방지하기 위해 원통상 밸브시트의 플랜지부의 하면에 대해 주밸브체의 외주측 단부의 상면을 접촉시킬 때, 주밸브체의 외주측 단부 상면에 접착된 환상 탄성체의 환상 돌출부를 탄성적으로 압접시키고, 이 환상 돌출부에 의해 이것이 압접되어 있는 부위를 씰링하는 구성으로 되어 있다.

이와 같이 구성된 경우는, 원통상 밸브시트의 내주면에서 환상 씰립을 통해 씰링하는 경우에 비교해서, 주밸브체의 전후 차압의 수압(受壓) 유효면적을 크게 하게 된다. 따라서, 차압에 의해 주밸브체에 대해 작용하는 힘이 증대하기 때문에, 이 힘에 대응해서 주밸브체를 구동시키는 감온가동체가 받는 스트레스도 증대하게 되어 감온가동체의 내구성 저하를 초래할 우려가 있다.

또한, 이와 같이 구성할 경우, 밸브의 개폐 동작을 반복할 때에 환상 돌출부가 고무제 돌기 형상을 이루고 있어서 압축, 슬라이딩 등에 의해 변형되면, 밸브 폐쇄 시 주밸브체의 최종 밸브 폐쇄 포지션(감온가동체 내에 수납된 피스톤 샤프트의 밸브 폐쇄 시 리프트 포지션)이 변화해버려, 냉각액 온도를 제어할 때의 정밀도가 낮아질 우려가 있다.

또한, 특허문헌 1의 개시기술은 환상 탄성체에 형성된 절결의 크기, 형상 등을 변화시킴으로써, 밸브 개방 초기 단계에 있어서 이 절결을 통해 흐르는 냉각액의 유량을 주밸브체의 이동량에 대응해서 서서히 변화시키도록 조정할 수 있다. 그러나, 특허문헌 1의 개시기술에서는 밸브 폐쇄 시 밸브체와 밸브시트의 사이에서 간격없이 씰링을 행하는 부분으로서, 밸브체를 이동시킬 때에 폐쇄 상태의 밸브 씰링이 최초로 없어지는 부분인 최종 씰링 부분이, 절결이 형성된 환상 탄성체가 마련되어 있는 수직밸브체부가 아니라 수평밸브체부에 있다. 이것은, 밸브 개방 초기 단계의 냉각액 유량을 조정 가능한 부분이 최종 씰링 부분과 다른 것을 의미하고 있다. 따라서, 특허문헌 1의 개시기술에서는 밸브 폐쇄 상태로부터 주밸브체가 어느 정도 이동해서, 이 절결을 통해 흐를 수 있는 냉각액 유량보다도 수평밸브체부와 수평밸브시트부의 사이를 통해 흐를 수 있는 냉각액 유량 쪽이 커지는 시점부터, 밸브 개방 초기 단계의 냉각액 유량이 환상 탄성체의 절결에 의해 조정가능하게 되어 있다.

또한, 특허문헌 2의 개시기술은 수평 밸브시트에 형성된 통수공의 크기, 형상 등을 변화시킴으로써, 밸브 개방 초기 단계에 있어서 이 통수공을 통해 흐를 수 있는 냉각액의 유량을 주밸브체의 이동량에 대응해서 서서히 변화시키도록 조정할 수 없게 되어 있다.

이것은, 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 개시기술 모두, 밸브 개방 초기 단계에서 최종 씰링 부분에서의 밸브 씰링이 없어지는 직후에 있어서, 냉각액의 유량을 주밸브체의 이동량에 대응해서 서서히 변화시키도록 조정한다는 기능을 절결이나 통수공에 의해 발휘시키는 것이 불가능하다는 것을 의미하고 있다. 따라서, 이와 같은 문제의 개선을 도모할 수 있는 서모스탯 장치의 제안이 요구되고 있었다.

이에, 본 발명은 상술한 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 그 목적하는 바는 밸브 개방 초기 단계에서의 동작을 안정화시킴과 동시에, 냉각계 회로 내에서 순환되는 냉각액의 온도를 안정시킬 수 있으며, 상술한 문제점을 유리하게 해결할 수 있는 서모스탯 장치를 제공하는 것에 있다.

청구항 1에 따른 발명은 원통상 밸브시트와, 상기 원통상 밸브시트의 내측까지 진입됨으로써 원통상 밸브시트를 폐쇄하는 주밸브체와, 냉각액의 온도를 감지해서 상기 주밸브체를 구동시키는 감온가동체를 구비하여, 냉각계회로 내에서 냉각액의 유량을 제어하는 서모스탯 장치에 있어서, 상기 주밸브체의 상기 원통상 밸브시트로의 진입부 외주에는 밸브 폐쇄 시 상기 원통상 밸브시트의 내주면에 탄성적으로 압접되는 환상 씰립이 원주 전체에 걸쳐 연속적으로 마련되고, 밸브 폐쇄 시 상기 원통상 밸브시트의 내주면이 원주 전체에 걸쳐 상기 환상 씰립에 의해 씰링되며, 상기 환상 씰립은 상기 감온가동체에 의한 상기 주밸브체의 구동방향으로 만곡된 요철을 가지는 파형을 이루어 설치되고, 밸브 폐쇄 상태로부터 상기 주밸브체가 이동해서 상기 원통상 밸브시트의 내주면으로부터 상기 환상 씰립의 만곡된 돌출부가 이격된 때에, 상기 원통상 밸브시트와 상기 환상 씰립의 돌출부 사이에 형성된 냉각액통로를 통해 냉각액의 출입이 시작하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 대한 발명에 있어서 상기 환상 씰립은 상기 파형의 진폭 중심에 대해 상기 주밸브체의 진입방향 전방에 위치하는 전방 돌출부보다 진폭중심에 대해 전방 돌출부 반대측에 위치하는 후방 돌출부 쪽이 파장이 짧아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 따른 발명은 원통상 밸브시트와, 상기 원통상 밸브시트의 내측까지 진입됨으로써 원통상 밸브시트를 폐쇄하는 주밸브체와, 냉각액의 온도를 감지해서 상기 주밸브체를 전후로 구동시키는 감온가동체를 구비하여, 엔진냉각회로 내에서 냉각액의 유량을 제어하는 서모스탯 장치에 있어서, 상기 주밸브체의 상기 원통상 밸브시트로의 진입부 외주에는 밸브 폐쇄 시 상기 원통상 밸브시트의 내주면에 탄성적으로 압접되는 환상 씰립이 원주 전체에 걸쳐 연속적으로 마련되고, 밸브 폐쇄 시 상기 원통상 밸브시트의 내주면이 원주 전체에 걸쳐 상기 환상 씰립에 의해 씰링되며, 상기 원통상 밸브시트는 소직경부와 상기 소직경부에 대해 상기 주밸브체의 진입구측에 마련되는 대직경부를 구비하여, 상기 소직경부와 상기 대직경부 중 소직경부만이 상기 환상 씰립이 탄성적으로 압접 가능한 내경이 되고, 상기 소직경부와 상기 대직경부의 사이에 형성되는 단차부가 상기 감온가동체에 의한 상기 주밸브체의 구동방향으로 만곡된 요철을 가지는 파형을 이루어 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 따른 발명은, 청구항 3에 대한 발명에 있어서 상기 단차부는 상기 파형의 진폭 중심에 대해 상기 주밸브체의 진입방향 전방에 위치하는 후방 돌출부보다 진폭 중심에 대해 후방 돌출부 반대측에 위치하는 전방 돌출부 쪽의 파장이 짧아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 1의 발명에 의하면, 환상 씰립이 감온가동체에 의한 주밸브체의 구동방향으로 만곡된 요철을 가지는 파형으로 마련되어 있기 때문에, 밸브 폐쇄 시 원통상 밸브시트의 내주면에 대한 환상 씰립의 접촉위치를 환상 씰립의 원주방향 위치에 따라 주밸브체의 구동방향으로 이동시킬 수 있다. 이로 인해, 밸브 개방 초기 단계에서 주밸브체의 이동량에 대응된 냉각액의 유량증감량을 적절히 완만하게 할 수 있으며, 밸브 개방 초기 단계의 동작을 안정시킴과 동시에, 냉각회로 내에서 순환되는 냉각액의 온도를 안정시킬 수 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 원통상 밸브시트의 단차부가 감온가동체에 의한 주밸브체의 구동방향으로 만곡된 요철을 가지는 파형으로 마련되어 있기 때문에, 밸브 개방 초기 단계에 있어서 원주방향을 따라 마련된 환상 씰립의 원주방향 일부 범위만을 원통상 밸브시트의 내주면으로부터 이격시킬 수 있다. 이로 인해, 밸브 개방 초기 단계에서 주밸브체의 이동량에 대응된 냉각액의 유량증감량을 적절히 완만하게 할 수 있으며, 밸브 개방 초기 단계의 동작을 안정시킴과 동시에, 냉각회로 내에서 순환되는 냉각액의 온도를 안정시킬 수 있다.

도 1은 서모스탯 장치가 이용되는 냉각계 회로의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 원통상 밸브시트에 대해 주밸브체가 폐쇄된 상태를 나타낸 제1실시형태의 서모스탯 장치의 부분 단면 정면도이다.
도 3은 원통상 밸브시트에 대해 주밸브체가 개방된 상태를 나타낸 제1실시형태의 서모스탯 장치의 부분 단면 정면도이다.
도 4는 주밸브체의 환상 씰립 형상에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 서모스탯 장치의 동작에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제2실시형태의 서모스탯 장치의 부분 단면 정면도이다.
도 7은 원통상 밸브시트의 단차부의 형상에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제2실시형태의 서모스탯 장치의 동작에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 실시예1에 있어서 리프트량에 대한 유량의 관계를 도시한 그래프이다.
도 10은 도 9에 있어서 일점 쇄선으로 도시한 범위 S8을 확대한 그래프이다.
도 11은 실시예2에 있어서 리프트량에 대한 유량의 관계를 도시한 그래프이다.
도 12는 실시예3에 있어서 시간에 대한 냉각액온도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 13은 종래 기술을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태로서 자동차용 엔진의 냉각액을 라디에이터 및 바이패스유로를 통해 순환시키는 냉각계 회로 상에 설치되는 서모스탯 장치에 대해 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

우선, 본 발명에 따른 서모스탯 장치가 이용되는 냉각계 회로의 일례에 대해서 설명한다. 도 1은 냉각계 회로(6)의 일례를 도시한 블록도이다.

냉각계 회로(6)는 내연기관으로서 엔진(2)과, 냉각액의 냉각을 수행하는 라디에이터(4)와, 본 발명에 따른 서모스탯 장치(1)가 내부에 배치되는 서모스탯 하우징(3)이 각 유로(7a,7b,7c) 및 바이패스유로(7d)에 의해 접속된 엔진 냉각계 회로로서 구성되어 있다. 이 냉각계 회로(6) 내에서는 미도시된 펌프 등의 구동을 통해 냉각액이 순환된다.

도 2, 도 3은 본 발명에 따른 제1실시형태의 서모스탯 장치(1)가 서모스탯 하우징(3) 내에 고정된 상태를 나타낸 정면 단면도로서, 도 2는 서모스탯 장치(1)의 원통상 밸브시트(11)에 대해 주밸브체(21)가 폐쇄된 상태를 도시한 것이며, 도 3은 서모스탯 장치(1)의 원통상 밸브시트(11)에 대해 주밸브체(21)가 개방된 상태를 도시한 것이다. 서모스탯 하우징(3)은 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 라디에이터(4)에 접속되는 유로(7b), 엔진(2)에 접속되는 유로(7c), 및 라디에이터(4)를 우회하는 유로로서의 바이패스유로(7d)에 대해, 각각 라디에이터 연결포트(3a), 엔진 연결포트(3b) 및 바이패스 연결포트(3c)를 통해 연결되어 있다. 서모스탯 하우징(3)은 내부에 엔진측 냉각액 유로실로서의 감온실(55a)이 마련된 하우징 본체(51)에, 내부에 라디에이터측 냉각액유로실(55b)이 마련된 하우징 커버(53)를 마련해서 구성되어 있다. 서모스탯 하우징(3)의 감온실(55a) 및 라디에이터측 냉각액유로실(55b)로 이루어지는 냉각액유로실(55)에는 각종 포트(3a,3b,3c)를 통해 냉각액이 출입한다.

이어서, 본 발명에 따른 서모스탯 장치의 제1실시형태에 대해 상세히 설명한다.

서모스탯 장치(1)는 원통상 밸브시트(11)와, 원통상 밸브시트(11)의 내측까지 진입됨으로써 원통상 밸브시트(11)를 폐쇄하는 주밸브체(21)와, 냉각액의 온도를 감지해서 주밸브체(21)를 구동시키는 감온가동체(31)를 구비하고 있다.

또한, 서모스탯 장치(1)는 원통상 밸브시트(11)의 외측에 플랜지 형상으로 마련된 플랜지부(13)에 대해 그 양측이 고정되는 지지프레임(33)과, 지지프레임(33)의 중앙측에서 그 상단이 지지되고, 하단측이 감온가동체(31)에 대해 슬라이딩 가능하게 수납되는 피스톤 샤프트(35)를 더 구비하고 있다. 또한, 서모스탯 장치(1)는 원통상 밸브시트(11)의 플랜지부(13)에 그 상부가 고정된 프레임(37)과, 주밸브체(21)와 프레임(37)의 하부 사이에 마련되며, 주밸브체(21)를 상측으로 밀어붙이도록 바이어스하는 바이어스수단으로서의 메인스프링(39)을 구비하고 있다.

여기서 말하는 감온가동체(31)에 의한 주밸브체(21)의 구동방향은 도 2, 도 3에 도시한 상하 방향을 의미하며, 원통상 밸브시트(11)의 축방향으로 대응하고 있다.

원통상 밸브시트(11)의 외측에 플랜지 형상으로 마련된 플랜지부(13)의 외주측 단부에는 패킹(41)이 마련되어 있다. 원통상 밸브시트(11)는 서모스탯 하우징(3)의 내주벽에 형성된 요홈 내에 패킹(41)을 통해 감합(嵌合)됨으로써, 플랜지부(13)의 외주측 단부와 서모스탯 하우징(3)의 사이를 씰링한 상태로 서모스탯 하우징(3) 내에 고정되어 있다.

주밸브체(21)는 금속제 소정 형상의 밸브체 본체(23)에 대해 탄성을 가지는 합성 고무 등으로 이루어지는 환상(環狀) 탄성체(25)를 접착하여 구성되어 있다.

밸브체 본체(23)는 그 중앙측에 마련된 원통상부(23a)와, 원통상부(23a)의 외측에 플랜지 형상으로 마련되는 플랜지부(23b)를 구비하고 있다. 밸브체 본체(23)의 플랜지부(23b)는 밸브 폐쇄 시 원통상 밸브시트(11)의 플랜지부(13) 하면에 대해 상면이 접촉되는 외주측 단부(23c)를 가지고 있다. 밸브체 본체(23)의 플랜지부(23b)는 그 외주측 단부(23c)보다도 내주측에, 외주측 단부(23c) 상면에 대해 상측으로 돌출 형상을 이루도록 돌출형상부(23d)가 형성되어 있다. 돌출형상부(23d)의 외주면(23e)에는 원통상 밸브시트(11)의 내주면(11a) 사이에 개재되도록 환상 탄성체(25)가 접착되어 있으며, 이 밸브체 본체(23)의 돌출형상부(23d)와 환상 탄성체(25)에 의해 밸브 폐쇄 시 원통상 밸브시트(11)의 내측까지 진입하는 진입부(24)가 구성되어 있다. 여기서, 밸브체 본체(23)의 플랜지부(23b)의 외주측 단부(23c)는 진입부(24)보다도 외주측에 마련되어 있다.

환상 탄성체(25)는 도 3에 도시한 바와 같이, 환상 탄성체(25)의 외주면에 대해, 예컨대 주밸브체(21)의 진입부(24) 외주면에 대해 환상 씰립(27)을 마련하고 있다. 환상 씰립(27)은 그 단면 형상이 환상 탄성체(25)의 외주면에 대해 직경방향 외측으로 돌출 형상이 되도록 형성되어 있다. 환상 씰립(27)은 도 2에 도시한 바와 같이, 주밸브체(21)의 폐쇄 시 원통상 밸브시트(11)의 내주면(11a)에 탄성적으로 압접되며, 이로 인해 환상 씰립(27)이 압접되어 있는 부위가 씰링된다.

도 4는 주밸브체(21)의 환상 씰립(27) 형상에 대해 설명하기 위한 도면이며, 도 4의 (a)는 주밸브체(21)의 외관을 도시한 정면도이며, 도 4의 (b)는 주밸브체(21)의 외관을 도시한 배면도이다. 또한, 도 4의 (c)는 환상 탄성체의 외주면 상에서의 환상 씰립(27)의 선단 궤적을 도시한 환상 탄성체(25)의 전개도이다. 여기서, 도 4의 (c)에서 P1 ~ P3로 표시되는 일점 쇄선은 도 4의 (a), 도 4의 (b)에서 P1 ~ P3가 나타내는 높이와 동일한 높이를 나타낸 것이다.

환상 씰립(27)은 도 4에 도시한 바와 같이, 상하방향으로 만곡된 요철을 가지는 파형을 이루며, 환상 탄성체(25) 외주면의 원주방향을 따라 마련되어 있다. 본 실시형태에 있어서 이 환상 씰립(27)이 이루는 파형은 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 환상 탄성체(25)의 원주방향 전체 범위 중, 0도 ~ 120도 범위에서 형성되는 파형을 1단위로 해서, 파형이 3회분 주기적으로 반복되도록 형성되어 있다.

도 4의 (c)에서 P4로 나타내는 일점 쇄선은 환상 씰립(27)이 이루는 파형의 진폭 중심을 나타내고 있다. 본 실시형태에 있어서 형성되는 파형은 파형의 진폭 중심이 되는 위치보다 하측에 마련되는 하측 돌출부(28a)와, 진폭중심이 되는 위치보다 상측에 마련되는 상측 돌출부(28b)가 교호로 형성되어 이루어지는 것이지만, 하측 돌출부(28a)의 파형 쪽이 상측 돌출부(28b)의 파형보다 짧게 형성되어 있다.

환상 씰립(27)이 이와 같이 파형을 이루어 마련됨으로써, 밸브 폐쇄 시 원통상 밸브시트(11)의 내주면(11a)에 대한 환상 씰립(27)의 접촉위치가 환상 씰립(27)의 원주방향 위치에 대응해서 도 2, 도 3의 상하 방향으로 이동하게 된다. 이것을 도 2에 근거해서 설명하면, 도 2의 A부에서 환상 씰립(27)의 원통상 밸브시트(11)의 내주면(11a)에 대한 접촉위치는 A부에 대해 원주방향으로 180도 회전시킨 위치에 있는 도 2의 B부에서의 접촉위치보다도 도면에서 상측에 있게 된다.

감온가동체(31)는 그 외주측에 유입하는 냉각액의 온도변화에 따라 열팽창, 열수축하는 왁스 등으로 이루어지는 열팽창체가 그 내부에 밀봉되어 있다.

주밸브체(21) 및 감온가동체(31)는 감온가동체(31) 내 열팽창체의 열팽창, 수축에 의해 일체적으로 이동해서 원통상 밸브시트(11)와 주밸브체(21) 사이에서 냉각액의 유량을 제어하게 된다.

이어서, 제1실시형태에 따른 서모스탯 장치(1)의 동작에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 서모스탯 장치(1)는 감온가동체(31)의 주위로 유입하는 냉각액의 온도가 감온가동체(31) 및 주밸브체(21)가 상하 방향으로 동작하기 시작하는 소정 온도보다 낮은 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 원통상 밸브시트(11)에 대해 주밸브체(21)가 폐쇄 상태가 된다. 이 경우, 도 1에 도시한 예로 설명하면, 냉각액이 라디에이터(4) 내를 통하지 않고, 바이패스유로(7d) 및 엔진(2)을 통해 순환되는 것이다.

감온가동체(31)의 주위로 유입하는 냉각액의 온도가 소정 온도까지 상승한 경우, 감온가동체(31) 내의 열팽창체가 열팽창해서 주밸브체(21) 및 감온가동체(31)가 하측 방향으로 이동하기 시작한다. 이 후, 냉각액의 온도 상승량에 대응하는 양만큼 주밸브체(21) 및 감온가동체(31)가 이동해서, 도 3에 도시한 바와 같은 상태로 이행하게 된다. 이 경우, 도 1에 도시한 예로 설명하면 라디에이터(4)로부터 저온 냉각액의 유출량이 증대하여, 일점 쇄선으로 나타낸 범위 S7의 부위에서 바이패스유로(7d)로부터 냉각액과 혼합된 냉각액이 엔진(2)에 유입하게 되는 것이다.

도 5는 제1실시형태에 따른 서모스탯 장치(1)의 작동 시 도 2의 A부와 B부의 동작 상태를 도시한 부분 확대도이다.

원통상 밸브시트(11)에 대해 주밸브체(21)가 폐쇄 상태가 되어 있는 경우, 도 5의 (a), 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 도 2의 A부와 B부 모두 원통상 밸브시트(11)의 내주면(11a)에 대해 환상 씰립(27)이 탄성적으로 압접된다. 즉, 도 2의 A부, B부에 있어서는 도 5의 (a)의 S1으로 도시한 부위, 도 5의 (b)의 S2로 도시한 부위에서 각각 환상 씰립(27)이 탄성적으로 압접되어 있다.

도 5의 (c), 도 5의 (d)는 도 5의 (a), 도 5의 (b)에 도시한 상태로부터, 주밸브체(21)가 소정량 이동한 후의 밸브 개방 초기 단계 상태를 도시하고 있다. 도 2의 A부에 있어서는 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 밸브 개방 초기 단계에서도 원통상 밸브시트(11)의 내주면(11a)에 대해 환상 씰립(27)이 탄성적으로 압접된 상태인 채이다. 즉, 도 5의 (c)의 S3으로 도시한 부위에서 환상 씰립(27)은 탄성적으로 압접되어 있다.

이에 비해, 도 2의 B부에 있어서는 도 5의 (d)에 도시한 바와 같이, 밸브 개방 초기 단계에 있어서 원통상 밸브시트(11)의 내주면(11a)으로부터 환상 씰립(27)이 이격해서, B부에 있어서 냉각액유로(29)가 형성되고, 이 냉각액유로(29)를 통해 도면에서 화살표로 도시한 방향으로 냉각액이 적은 유량으로 유출되게 된다.

여기서, B부에 있어서 형성되는 냉각액유로(29)는 환상 씰립(27)이 상하방향으로 만곡된 요철을 가지는 파형으로 되어 있기 때문에, 도 5의 (c)에 도시한 상태로부터 주밸브체(21)가 개방 방향인 도면의 하측 방향으로 이동함에 따라, 서서히 원주방향으로 확대되도록 커지게 되어, 냉각액유로(29)를 통과하는 냉각액의 유량이 서서히 증대하게 된다.

도 5의 (e), 도 5의 (f)는 도 5의 (c), 도 5의 (d)에 도시한 상태로부터 주밸브체(21)가 더욱 소정량 이동한 후의 본격 밸브 개방 단계의 상태를 나타내고 있다. 이 단계에서는 도 2의 A부와 B부 모두 원통상 밸브시트(11)의 내주면(11a)으로부터 환상 씰립(27)이 이격함으로써, A부와 B부의 어느 것을 통해서도 냉각액유로(29)가 형성되어 도면에서 화살표로 나타낸 방향으로 냉각액이 유입하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 서모스탯 장치(1)에 의하면, 환상 씰립(27)이 상하방향으로 만곡된 요철을 가지는 파형을 이루어 마련되어 있기 때문에, 밸브 폐쇄 시 원통상 밸브시트(11)의 내주면(11a)에 대한 환상 씰립(27)의 접촉 위치를 환상 씰립(27)의 원주방향 위치에 대응해서 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 밸브 개방 초기 단계에서는 적은 유량으로 냉각액을 유출시키고, 주밸브체(21)가 개방 방향으로 이동함에 따라 냉각액의 유량을 서서히 증대시킬 수 있게 된다. 또한, 이에 따라 밸브 개방 초기 단계 중 특히 최초 단계에서는 주밸브체(21)의 이동량에 따라 냉각액의 유량증감량을 작게 하고, 그 이후에는 주밸브체(21)의 이동량에 따라 냉각액의 유량증감량을 크게 할 수 있으며, 밸브 개방 초기단계에 있어서 주밸브체(21)의 이동량에 따라 냉각액의 유량증감량을 적절히 완만하게 할 수 있다. 따라서, 밸브 개방 초기 단계에서의 헌팅을 억제해서 개방 동작을 안정시킴과 동시에, 냉각회로 내에서 순환되는 냉각액의 온도를 안정시킬 수 있게 된다. 또한, 제1실시형태에 따른 서모스탯 장치(1)는 이와 같은 밸브 개방 동작을 안정시키는 효과를 환상 씰립의 형상만을 변화시키는 간단하고 저렴한 구성으로 가능하게 할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 서모스탯 장치(1)의 제2실시형태에 대해 설명한다. 여기서, 상술한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 붙여 이하 설명을 생략한다.

도 6은 제2실시형태의 서모스탯 장치(1)에 대해 사용 상태의 일례를 도시한 부분 단면 정면도이며, 원통상 밸브시트(11)에 대해 주밸브체(21)가 개방된 상태를 도시하고 있다.

제2실시형태의 서모스탯 장치(1)는 제1실시형태의 서모스탯 장치(1)와 비교해서, 환상 씰립(27), 원통상 밸브시트(11)의 구성만 상이하다.

제2실시형태의 서모스탯 장치(1)의 환상 씰립(27)은 상하 방향으로 만곡된 요철을 가지는 파형으로 마련되지 않고, 도면의 상하 방향으로 위치를 일정하게 한 채 환상 탄성체(25)의 외주면에 대해 예컨대, 주밸브체(21)의 진입부(24) 외주면에 대해, 그 원주방향을 따라 마련되어 있다.

도 7은 제2실시형태의 서모스탯 장치(1)의 원통상 밸브시트(11)의 구성에 대해 설명하기 위한 도면이며, 도 7의 (a)는 원통상 밸브시트(11)의 정면 단면도이며, 도 7의 (b)는 원통상 밸브시트(11)의 배면 단면도이다.

원통상 밸브시트(11)는 소직경부(15)와, 소직경부(15)에 대해 주밸브체(21)의 진입구측인, 도면의 하측에 마련되는 대직경부(17)와, 소직경부(15)와 대직경부(17)의 사이에 형성되는 단차부(19)를 더 구비히고 있다. 대직경부(17)는 소직경부(15)보다 그 내형이 크게 형성되어 있다. 원통상 밸브시트(11)는 소직경부(15)와 대직경부(17) 중 소직경부(15)만이 환상 씰립(27)이 탄성적으로 압접 가능한 내경으로 되어 있다.

원통상 밸브시트(11)의 단차부(19)는 본 실시형태에 있어서, 그 내주면이 만곡된 형상이 되어 있지만, 소직경부(15)의 내주면과 대직경부(17)의 내주면 사이에서 단차가 형성되어 있다면, 평면 형상으로 형성되어 있어도 된다.

도 7의 (c)는 원통상 밸브시트(11)의 내주면에서의 단차부(19) 궤적을 나타내는 원통상 밸브시트(11)의 전개도이다. 여기서, 도 7의 (c)에서 P5 ~ P7으로 나타내는 일점 쇄선은 도 7의 (a), 도 7의 (b)에서 P5 ~ P7이 나타내는 높이와 동일한 높이이다.

원통상 밸브시트(11)의 단차부(19)는 도 7에 도시한 바와 같이, 상하 방향으로 만곡된 요철을 가지는 파형을 이루며, 원통상 밸브시트(11)의 원주방향을 따라 마련되어 있다. 본 실시형태에 있어서 이 단차부(19)가 이루는 파형은 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이 원통상 밸브시트(11)의 원주방향 전체 범위 중 0도 ~ 120도 범위에서 형성되는 파형을 1단위로 해서, 그 파형이 3회분 주기적으로 반복되도록 형성되어 있다.

도 7의 (c)에서 P8로 나타내는 일점 쇄선은 단차부(19)가 이루는 파형의 진폭 중심을 나타내고 있다. 본 실시형태에 있어서 형성되는 파형은 파형의 진폭 중심이 되는 위치보다 하측에 마련되어 있는 하측 돌출부(56a)와, 진폭중심이 되는 위치보다 상측에 마련되는 상측 돌출부(56b)가 교호로 형성되어 이루어지는 것이지만, 상측 돌출부(56b)의 파형 쪽이 하측 돌출부(56a)의 파형보다 짧게 형성되어 있다.

여기서, 주밸브체(21)는 원통상 밸브시트(11)의 소직경부(15) 내주면에 대해 밸브 폐쇄 시 환상 씰립(27)이 원주 전체 범위에서 탄성적으로 압접되도록 그 상하방향에 대해 마련되는 위치가 조정되어 있다.

이어서, 제2실시형태에 따른 서모스탯 장치(1)의 동작에 대해 설명한다.

도 8은 제2실시형태에 따른 서모스탯 장치(1)의 동작 시에 있어서 도 6의 C부와 D부의 동작 상태를 나타내는 부분 확대도이다.

원통상 밸브시트(11)에 대해 주밸브체(21)가 폐쇄 상태로 되어 있는 경우, 도 8의 (a), 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 도 6의 C부와 D부 모두 원통상 밸브시트(11)의 내주면(11a)에 대해 환상 씰립(27)이 탄성적으로 압접된다. 즉, 도 6의 C부, D부에 있어서는 도 8의 (a)에서 S4로 도시한 부위, 도 8의 (b)에서 S5로 도시한 부위에서 각각 환상 씰립(27)이 탄성적으로 압접되어 있다.

도 8의 (c), 도 8의 (d)는 도 8의 (a), 도 8의 (b)에 도시한 상태로부터, 주밸브체(21)가 소정량 이동한 후의 밸브 개방 초기 단계의 상태를 도시하고 있다. 밸브 개방 초기 단계에 있어서는 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 환상 씰립(27)의 일부가 원통상 밸브시트(11)의 소직경부(15)의 내주면으로부터 이격해서 대직경부(17)의 내주면에 대해 직경방향 내측에 위치하도록 될 때까지 주밸브체(21)가 도면의 하측 방향으로 이동시키게 된다. 이로 인해, D부에 있어서 냉각액유로(29)가 형성되고, 이 냉각액유로(29)를 통해 도면에서 화살표로 도시한 방향으로 냉각액이 적은 유량으로 유출되게 된다. 이에 대해 도 6의 C부에 있어서는, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 밸브 개방 초기 단계에서도, 원통상 밸브시트(11)의 소직경부(15)의 내주면에 대해 환상 씰립(27)이 탄성적으로 압접된 상태인 채이다. 즉, 도 8의 (c)에서 S6으로 나타낸 부위에서 환상 씰립(27)은 탄성적으로 압접되어 있다.

도 8의 (e), 도 8의 (f)는 도 8의 (c), 도 8의 (d)에 도시한 상태로부터 주밸브체(21)가 소정량 더 이동한 후의 본격 밸브 개방 단계의 상태를 나타내고 있다. 이 단계에서는 도 6의 C부와 D부 모두 원통상 밸브시트(11)의 소직경부(15)의 내주면으로부터 환상 씰립(27)이 이격함으로써, C부와 D부의 어느 것일지라도 냉각액유로(29)가 형성되어, 도면에서 화살표로 나타낸 방향으로 냉각액이 유입되게 된다.

이와 같이, 제2실시형태에 따른 서모스탯 장치(1)에 의하면 원통상 밸브시트(11)의 단차부(19)가 상하방향으로 만곡된 요철을 가지는 파형을 이루어 마련되어 있기 때문에, 밸브 개방 초기 단계에 있어서 원주방향을 따라 마련된 환상 씰립(27)의 원주방향의 일부 범위만을 원통상 밸브시트(11)의 내주면으로부터 이격시킬 수 있다. 따라서, 밸브 개방 초기 단계에서는 적은 유량으로 냉각액을 유출시킬 수 있고, 주밸브체(21)가 개방 방향으로 이동함에 따라 냉각액의 유량을 서서히 증대시킬 수 있게 된다. 또한, 이에 따라 밸브 개방 초기 단계 중 특히 최초 단계에서는 주밸브체(21)의 이동량에 따라 냉각액의 유량증감량을 작게 하고, 그 이후에서는 주밸브체(21)의 이동량에 따라 냉각액의 유량증감량을 크게 할 수 있으며, 밸브 개방 초기단계에 있어서 주밸브체(21)의 이동량에 따라 냉각액의 유량증감량을 적절히 완만하게 할 수 있다. 따라서, 밸브 개방 초기 단계에서의 헌팅을 억제해서 밸브 개방 동작을 안정화시킴과 동시에, 냉각회로 내에서 순환되는 냉각액의 온도를 안정시키는 것이 가능하게 되어 있다.

여기서, 본 발명의 제1실시형태, 제2실시형태에 따른 서모스탯 장치(1)는 하기와 같은 구성, 효과를 더 가진다.

본 발명에 따른 서모스탯 장치(1)에 의하면, 밸브 개방 초기 유량을 소량으로 하기 위해 플랜지부(13)에 통수공을 마련할 필요가 없기 때문에, 통수공의 이물 막힘 등에 의한 기능 상실의 우려가 없어짐은 물론, 주밸브체(21) 전체의 치수를 크게 할 필요가 없기 때문에, 서모스탯 장치(1)의 소형화, 경량화, 및 코스트 다운을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 서모스탯 장치(1)를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 환상 씰립(27)은 진입부(24)의 외주 전체에 걸쳐 연속해서 마련되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 밸브 폐쇄 시 원통상 밸브시트(11)의 내주면이 원주 전체에 걸쳐 환상 씰립(27)에 의히 씰링된다. 따라서, 환상 씰립(27)에 절결이 불필요해지므로, 원통상 밸브시트(11)에 대해 주밸브체(21)가 개폐 동작을 반복할 때의 압축, 슬라이딩이나 냉각액에 의한 팽윤이 원인인 환상 씰립(27)의 형상 변화가 발생하기 어려워져, 미리 설정된 밸브 개폐 시의 유량 특성에 변화가 발생할 우려를 큰 폭으로 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 상술한 바와 같이, 주밸브체(21)가 금속제의 밸브체 본체(23)에 있어서 외주측 단부(23c)의 상면을 원통상 밸브시트(11)의 플랜지부(13) 하면에 대해 직접 접촉된 상태 즉, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 개시된 바와 같은 고무제의 환상 돌출부를 개재하지 않고 밸브를 폐쇄할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 종래 발생하던 수압 유효 면적이 커질 우려나, 밸브 폐쇄 시 주밸브체(21)의 최종 밸브 폐쇄 포지션의 변화에 대한 우려가 없어져, 감온가동체(31)의 내구성 저하나 냉각액의 온도제어 정밀도를 손실 없이 상술한 바와 같이 밸브 개방 초기 단계에서의 동작을 안정시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 제1실시형태의 주밸브체(21)의 환상 씰립(27)이나 제2실시형태의 원통상 밸브시트(11)의 단차부(19)가 이루는 파형의 형상은 주기적이어도 좋고 비주기적이어도 좋다. 또한, 이 파형은 제1실시형태에서는 하측 돌출부(28a)와 상측 돌출부(28b)를 1단위로 한 파형, 제2실시형태에서는 하측 돌출부(56a)와 상측 돌출부(56b)를 1단위로 한 파형이 1회만 형성되도록 되어 있거나 복수 회 형성되도록 되어 있어도 된다. 1단위 파형이 복수회 형성되도록 한 경우, 각 파형의 형상, 파장, 진폭은 달라도 된다. 또한, 1단위 파형이 복수회 형성되도록 한 경우, 밸브 개방 초기 단계에 원통상 밸브시트(11)와 주밸브체(21) 사이에 형성되는 냉각액유로(29)에 대해 원주방향의 편차(치우침)가 없어지도록 파형을 조정함으로써, 서모스탯 장치(1)에 대한 조립 작업 시에 방향 특성의 영향을 고려하지 않고 조립할 수 있어 작업성이 향상된다.

또한, 제1실시형태의 환상 씰립(27)이 이루는 파형은 상술한 바와 같이 하측돌출부(28a)의 파장 쪽이 상측 돌출부(28b)의 파장보다 짧게 형성되도록 되어 있다면, 이들 파장이 동일하게 되어 정현파 형상의 파형으로 형성된 경우와 비교해서 밸브 개방 초기 단계의 냉각액유량을 작게 할 수 있다. 이것은 제2실시형태이 단차부(19)가 이루는 파형을 상술한 바와 같이 상측 돌출부(56b)의 파장 쪽이 하측 돌출부(56a) 파장보다 짧게 형성되어 있는 경우에도 동일하다고 말할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 환상 씰립(27)이나 단차부(19)가 이루는 파형의 형상을 조정함으로써 밸브 개방 초기단계에서의 소망하는 유량 특성을 용이하게 얻을 수 있다.

또한, 제1실시형태에 따른 서모스탯 장치(1)에 있어서는 밸브 폐쇄 상태로부터 주밸브체(21)가 이동해서 원통상 밸브시트(11)의 내주면으로부터 환상 씰립(27)의 만곡된 돌출부(28a)가 이격된 때에, 그 원통상 밸브시트(11)와 환상 씰립(27)의 돌출부 사이에 형성된 냉각액유로(29)를 통해 냉각액의 출입이 시작되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이로 인해, 밸브 폐쇄 상태 때의 주밸브체(21)와 원통상 밸브시트(11) 사이에서 간격 없이 씰링을 수행하는 부분으로서, 주밸브체(21)를 이동시켰을 때에 밸브 폐쇄 상태의 밸브 씰링이 최초로 없어지는 부분인 최종 씰링 부분이 환상 씰립(27)이 되는 것이다.

그래서, 제1실시형태에 따른 서모스탯 장치(1)에 있어서는 환상 씰립(27)이 이루는 파형의 형상을 조정함으로써 밸브 개방 초기 단계에서의 주밸브체(21)의 이동량에 따른 냉각액의 유량증감량을 조정할 수 있기 때문에, 최종 씰링 부분과 냉각액의 유량증감량을 조정할 수 있는 부분이 동일하게 된다. 따라서, 이와 같이 구성해서 이루어지는 서모스탯 장치(1)에 있어서는 원통상 밸브시트(11)의 내주면(11a)으로부터 환상 씰립(27)의 만곡된 돌출부(28a)가 이격된 때, 바꿔말하면 최종 씰링 부분에 있어서 밸브의 씰링이 없어진 때부터, 냉각액의 유량을 주밸브체(21)의 이동량에 따라 서서히 변화시키도록 조정하는 기능을 환상 씰립(27)에 의해 발휘시킬 수 있게 된다. 또한, 이로 인해 최종 씰링 부분에 있어서 밸브의 씰링이 없어진 때부터 냉각액의 유량증감량을 적절히 완만하게 할 수 있다.

또한, 제2실시형태에 따른 서모스탯 장치(1)에 있어서는, 밸브 폐쇄 상태로부터 주밸브체(21)의 환상 씰립(27)이 원통상 밸브시트(11)의 단차부(19)의 만곡된 돌출부(56b)까지 이동해서, 원통상 밸브시트(11)의 소직경부(15)의 내주면으로부터 환상 씰립(27)이 이격된 때에, 원통상 밸브시트(11)의 돌출부(56b)와 환상 씰립(27) 사이에 형성된 냉각액유로(29)를 통해 냉각액의 출입이 시작하도록 되어 있는 것이 바람직하다. 이로 인해, 환상 씰립(27)이 최종 씰링 부분으로서 기능하게 된다.

그래서, 제2실시형태에 따른 서모스탯 장치(1)에 있어서는 원통상 밸브시트(11)의 단차부(19)가 이루는 파형의 형상을 조정함으로써 밸브 개방 초기 단계에서의 주밸브체(21)의 이동량에 따른 냉각액의 유량증감량을 조정할 수 있기 때문에, 최종 씰링 부분과 냉각액의 유량증감량을 조정할 수 있는 부분이 동일하게 된다. 따라서, 이와 같이 구성해서 이루어지는 서모스탯 장치(1)에 있어서도 원통상 밸브시트(11)의 소직경부(15) 내주면으로부터 환상 씰립(27)이 이격된 때, 바꿔말하면 최종 씰링 부분으로서의 밸브의 씰링이 없어진 때부터, 냉각액의 유량을 주밸브체(21)의 이동량에 따라 서서히 변화시키도록 조정하는 기능을 원통상 밸브시트(11)의 단차부(19)에 의해 발휘시킬 수 있게 된다. 또한, 이로 인해 최종 씰링 부분에 있어서 밸브의 씰링이 없어진 때부터 냉각액의 유량증감량을 적절히 완만하게 할 수 있다.

여기서, 상술한 각 실시형태는 어느 것도 본 발명을 실시함에 있어서 이것을 구체화할 때의 예를 도시한 것에 불과하며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되어서는 안 된다. 따라서, 예를 들어 본 발명에 있어서 서모스탯 장치(1)는 상술한 바와 같이 출구제어식 서모스탯 장치로서 이용되어도 되며, 도 1의 범위 S7에 나타낸 바와 같은 위치에 설정되는 입구제어식 서모스탯 장치로서 이용되어도 된다. 또한, 본 발명의 서모스탯 장치(1)는 예를 들어, 오일쿨러가 그 회로 중에 설치되어 냉각액으로서 엔진오일이 순환되는 냉각계 회로에 적용되어도 된다.

또한, 상술한 원통상 밸브시트(11)나 주밸브체(21)는 금속제의 판재를 프레스 가공 등으로 소정 형상으로 성형하고, 상술한 환상 씰립(27)이 마련된 환상 탄성체(25)는 황화접착 등에 의해 성형하면서 주밸브체(21)에 접착된다.

실시예1

이하, 본 발명의 효과를 실시예에 의해 더 설명한다. 본 실시예에 있어서는 도 2, 도 3에 도시한 제1실시형태의 서모스탯 장치를 본 발명예로 하고, 도 13에 도시한 바와 같은 종래 서모스탯 장치를 비교예로 하여, 이들의 유량특성을 비교검토하였다. 구체적으로는, 주밸브체 및 원통상 밸브시트의 전후에 엔진 냉각계회로에서 통상 발생하는 레벨의 일정 차압을 부여하고, 주밸브체의 밸브 폐쇄 상태로부터의 이동량(리프트량)과, 원통상 밸브시트를 통과해서 라디에이터 연결포트측으로 유출하는 냉각액의 유량을 본 발명예와 비교예로서 비교검토하였다.

도 9는 실시예1에 있어서 리프트량에 대한 유량의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 10은 도 9에 있어서 일점 쇄선으로 나타내는 범위 S8을 확대한 그래프이다. 도 9, 도 10에 도시한 바와 같이, 주밸브체의 이동량이 작은 밸브 개방 초기 단계에서는 비교예보다 본 발명예 쪽이 주밸브체의 이동량 증가에 따라 냉각액 유량 증가가 적고, 냉각액의 유량을 서서히 증대시킬 수 있으며, 냉각액의 유량증감량을 적절히 완만하게 할 수 있음을 확인하였다. 또한, 주밸브체의 이동량이 큰 본격 밸브 개방 단계에서는 본 발명예의 냉각액의 유량이 비교예의 냉각액의 유량과 동일한 정도가 되어 있는 점을 확인할 수 있다.

실시예2

본 실시형태2에 있어서는, 본 실시예1과 마찬가지의 본 발명예 및 비교예로서 서모스탯 장치를 이용해서, 주밸브체 및 원통상 밸브시트의 전후에 실시예1의 조건보다 높은 차압을 부여해서, 주밸브체의 이동량(리프트량)과 냉각액의 유량을 본 발명예와 비교예로서 비교검토하였다.

도 11은 실시에2에 있어서 밸브 개방 초기 단계에서의 리프트량에 대한 유량의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 비교예에서는 밸브 개방 후 바로 급격한 유량증가가 발생하는 것에 비해 본 발명예에서는 유량이 완만하게 증대하고 있음을 확인할 수 있다.

실시예3

본 실시예3에 있어서는 본 실시예1과 마찬가지의 본 발명예 및 비교예로서 서모스탯 장치를 자동차의 엔진 냉각계회로 상에 설치해서 엔진의 난기(暖氣) 운전을 하고, 이때의 엔진 출구측에서의 냉각액의 액온 추이를 본 발명예와 비교예로서 비교검토하였다.

도 12는 실시예3에 있어서 시간 경과에 대한 냉각액 온도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 비교예에서는 헌팅이 발생하고 있는데 비해, 본 발명예에서는 헌팅을 억제할 수 있음을 확인할 수 있다.

1..서모스탯 장치
3..서모스탯 하우징
5..냉각액유로
11..원통상 밸브시트
13..플랜지부
15..소직경부
17..대직경부
19..단차부
21..주밸브체
23..밸브체 본체
23a..원통상부
23b..플랜지부
23c..외주측 단부
23d.. 돌출형상부
24..진입부
25..환상 탄성체
27..환상 씰립
29..냉각액유로
31..감온가동체
33..지지프레임
35..피스톤 샤프트
37..프레임
39..메인스프링
41..패킹

Claims (4)

1. 원통상 밸브시트와, 상기 원통상 밸브시트의 내측까지 진입됨으로써 원통상 밸브시트를 폐쇄하는 주밸브체와, 냉각액의 온도를 감지해서 상기 주밸브체를 구동시키는 감온가동체를 구비하여, 냉각계회로 내에서 냉각액의 유량을 제어하는 서모스탯 장치에 있어서,
   상기 주밸브체의 상기 원통상 밸브시트로의 진입부 외주에는 밸브 폐쇄 시 상기 원통상 밸브시트의 내주면에 탄성적으로 압접되는 환상 씰립이 원주 전체에 걸쳐 연속적으로 상하로 만곡된 요철을 갖는 파형으로 마련되어, 밸브 폐쇄 시 상기 원통상 밸브시트의 내주면이 원주 전체에 걸쳐 상기 환상 씰립에 의해 씰링되며,
   밸브 폐쇄 상태로부터 상기 주밸브체가 이동해서 상기 원통상 밸브시트의 내주면으로부터 상기 환상 씰립의 만곡된 돌출부가 이격된 때에, 상기 원통상 밸브시트와 상기 환상 씰립의 돌출부 사이에 형성된 냉각액통로를 통해 냉각액의 출입이 시작하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 환상 씰립은 상기 파형의 진폭 중심에 대해 상기 주밸브체의 진입방향 전방에 위치하는 전방 돌출부보다 진폭중심에 대해 전방 돌출부 반대측에 위치하는 후방 돌출부 쪽이 파장이 짧아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.
3. 원통상 밸브시트와, 상기 원통상 밸브시트의 내측까지 진입됨으로써 원통상 밸브시트를 폐쇄하는 주밸브체와, 냉각액의 온도를 감지해서 상기 주밸브체를 전후로 구동시키는 감온가동체를 구비하여, 엔진냉각회로 내에서 냉각액의 유량을 제어하는 서모스탯 장치에 있어서,
   상기 주밸브체의 상기 원통상 밸브시트로의 진입부 외주에는 밸브 폐쇄 시 상기 원통상 밸브시트의 내주면에 탄성적으로 압접되는 환상 씰립이 원주 전체에 걸쳐 연속적으로 마련되어, 밸브 폐쇄 시 상기 원통상 밸브시트의 내주면이 원주 전체에 걸쳐 상기 환상 씰립에 의해 씰링되며,
   상기 원통상 밸브시트는 소직경부와 상기 소직경부에 대해 상기 주밸브체의 진입구측에 마련되는 대직경부를 구비하여, 상기 소직경부와 상기 대직경부 중 소직경부만이 상기 환상 씰립이 탄성적으로 압접 가능한 내경이 되고, 상기 소직경부와 상기 대직경부의 사이에 형성되는 단차부가 상기 원통상 밸브시트의 원주 전체에 걸쳐 연속되게 상하로 만곡된 요철을 갖는 파형으로 마련되고,
   밸브 폐쇄 상태로부터 상기 주밸브체의 환상 씰립이 상기 원통상 밸브시트 단차부의 만곡된 돌출부까지 이동해서, 상기 원통상 밸브시트 소직경부의 내주면으로부터 상기 환상 씰립이 이격된 때에, 상기 원통상 밸브시트의 돌출부와 상기 환상 씰립 사이에 형성된 냉각액통로를 통해 냉각액의 출입이 시작하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 단차부는 상기 파형의 진폭 중심에 대해 상기 주밸브체의 진입방향 후방에 위치하는 후방 돌출부보다 진폭 중심에 대해 후방 돌출부 반대측에 위치하는 전방 돌출부 쪽의 파장이 짧아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서모스탯 장치.

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