JPH0325486Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は複数の設定温度を有し、各設定温度に
達する毎に複数のポートの連通状態を順次切り替
える感温性複式切替弁に関し、例えば自動車用エ
ンジンの温度に応じて吸気系、排気系、点火系等
を制御するのに適したものである。

〔従来技術〕

この種の感温性複式切替弁としては、例えば特
公昭58−52113号に開示されている如く、ワツク
ス型サーモスタツトを用いたものがある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来技術において感温材料
として用いられるワツクスは熱の不良導体である
ので応答速度が遅く、またワツクスが漏れれば作
動不良の原因となるという問題がある。此等の問
題を解決するために変態温度が異なる形状記憶合
金よりなる複数のスプリングを直列に接続して熱
応動部材を構成し、これにより各変態温度に達す
る毎に弁体を移動してポートの連通状態を切り替
えることが考えられる。しかしながら、複数のス
プリングを直列接続すれば全体として長さが大と
なるので感温部が大型になり、またそのため感温
材料として熱の良導体である金属を使用したにも
拘らず予期した程応答速度も向上しないという問
題が生ずる。本考案は形状記憶合金よりなる複数
のスプリングの配置及び接続構造を工夫して上記
各問題を解決すると共に一層応答速度を向上させ
たものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このために、本考案による感温性複式切替弁
は、添付図面の実施例に例示する如く、有底筒状
をなし内部に弁室Ｂを形成するバルブケース２０
と、このバルブケースの内周面２２に軸方向に間
をおいて開口された少なくとも３個のポート２４
ａ〜２４ｅと、前記内周面２２に摺接する少なく
とも１個の環状の切替シール部３０ａを有する弁
体３０と、この弁体を軸方向に移動させて前記各
ポート２４ａ〜２４ｅの連通状態を切り替える熱
応動部材４０を備えてなる感温性複式切替弁にお
いて、有底筒状をなし内部に感温室Ａを形成する
と共にその開口端縁１１において前記バルブケー
ス２０の開口端縁２１と結合された感温部ケース
１０を備え、前記弁体３０は前記各ポート２４ａ
〜２４ｅを切り替えることなく前記バルブケース
２０の内周面２２に摺接して前記弁室Ｂと感温室
Ａの連通を常時遮断する遮断シール部３０ｂを有
し、前記熱応動部材４０は互に異なる変態温度を
有する形状記憶合金よりなり互に異なるコイル巻
径を有すると共に互に同軸でかつ半径方向に重合
して配置された複数のスプリング４１，４２，４
３及び隣接する前記スプリングの間に介在して一
端に形成した内向折曲部４５ａ，４６ａに前記隣
接するスプリングのうち内側のもの４２，４３の
一端側４２ａ，４３ａを係止すると共に他端に形
成した外向折曲部４５ｂ，４６ｂに同隣接するス
プリングのうち外側のもの４１，４２の他端側４
１ｂ，４２ｂを係止して前記複数のスプリング４
１，４２，４３を直列接続するガイド４５，４６
より構成され、同熱応動部材は前記感温室Ａ内に
位置し前記直列接続された複数のスプリング４
１，４２，４３の両端４１ａ，４３ｂを介して前
記弁体３０と感温部ケース１０の底部１２との間
に介装されていることを特徴とするものである。

〔作用〕

感温部ケース１０の温度が上昇するにつれて各
スプリング４１，４２，４３の温度は、感温部ケ
ース１０内の雰囲気温度、底部１２からの熱伝導
及び輻射により次第に上昇し、その温度が逆変態
温度を越える毎に各スプリング４１，４２，４３
は順次変形して弁体３０を順次軸方向に移動さ
せ、切替シール部３０ａにより各ポート２４ａ〜
２４ｅの連通状態を順次切り替える。この状態か
ら温度が低下すれば、各変態温度以下となる毎に
弁体３０は順次上記と逆方向に移動され、各ポー
ト２４ａ〜２４ｅの連通状態を逆方向に順次切り
替える。弁体３０の遮断シール部３０ｂは、弁体
３０の位置如何に拘らず感温室Ａを弁室Ｂから気
密に遮断し、感温室Ａ内の温度が弁室Ｂを通過す
る被制御流体の温度により影響されることを防止
している。

〔考案の効果〕

本考案は各スプリングのコイル径を異なるもの
とし互に同軸でかつ半径方向に重合して配置し、
ガイドにより互に直列に接続したので、各スプリ
ングとガイドよりなる熱応動部材の長さが全体と
して短かくなり感温部ケースを小型化することが
できる。また、上記構成により各スプリングの一
端側が感温部ケースの底部に接近するので熱伝導
及び軸射による感温部ケースから各スプリングへ
の伝熱が良くなり、各スプリング自体の熱伝導性
が良いことゝ相まつて感温性複式切替弁の応答性
を大幅に向上させることができる。

〔実施例〕

以下に、添付図面に示す実施例の説明をする。

第１図に示す如く、感温部ケース１０は全体と
して有底筒状をなしてその内部に感温室Ａを形成
し、底部１２側の外周には感温対象、例えば自動
車用エンジンの冷却水ジヤケツトの外壁６０に螺
合される雄ねじ１５が形成され、底部１２が冷却
水に接するようになつている。底部１２の中央に
は、感温部ケース１０と同軸かつ一体に感温室Ａ
内に突出する細長い棒状の放熱突起１３が形成さ
れている。バルブケース２０も全体として有底筒
状をなし、弁室Ｂを形成する円筒状の内周面２２
には５個のポート２４ａ〜２４ｅが軸方向に間を
おいて開口され、各ポート２４ａ〜２４ｅに連通
する通路を形成する接続管２５ａ〜２５ｅがバル
ブケース２０と一体に設けられている。感温部ケ
ース１０は真鍮等の金属により成形され、またバ
ルブケース２０はポリブチレンテレフタレート等
の合成樹脂により成形されている。両ケース１
０，２０は、バルブケース２０の開口端縁２１を
感温部ケース１０の開口端縁１１に形成した薄肉
の筒部１４内に挿入し、筒部１４の先端を巻き締
めすることにより互に結合され、この結合部の一
部には感温室Ａと外部を連通する通気孔２６が設
けられている。

弁室Ｂ内に軸方向移動自在に設けられた弁体３
０は、第１図に示す如く、ゴム等の柔軟弾性体を
筒状に形成した弁本体３１、弁本体３１の内側に
一体に焼付接着されたステンレス等の金属板より
なる補強筒３２、弁本体３１及び補強筒３２の下
部に嵌着されたリテーナ３３より構成されてい
る。弁本体３１の上下部には、それぞれバルブケ
ース２０の内周面２２に弾性的に摺接する環状の
切替シール部３０ａ及び遮断シール部３０ｂが一
体に形成され、上部の切替シール部３０ａは弁体
３０の軸方向移動により各ポート２４ａ〜２４ｅ
の連通状態を切り替え、下部の遮断シール部３０
ｂは各ポート２４ａ〜２４ｅの切替えを行うこと
なく弁室Ｂと感温室Ａの連通を常に遮断するよう
になつている。弁体３０は、補強筒３２下部の内
向フランジとバルブケース２０の底部２３の間に
介装された、ピアノ線等の通常のばね材料よりな
るバイアススプリング５０により、後述の熱応動
部材４０に向けて付勢されている。

第１図に示す如く、感温部ケース１０の感温室
Ａ内には、その底部１２と弁体３０のリテーナ３
３の間に介装される熱応動部材４０が設けられて
いる。熱応動部材４０は、互に異なる変態温度を
有する形状記憶合金よりなり互に異なるコイル巻
径を有する３個のコイル状のスプリング４１，４
２，４３及び此等を接続する２個の筒状のガイド
４５，４６により構成されている。第１図に示す
如く、第１スプリング４１は最大のコイル巻径
を、また第３スプリング４３は最小のコイル巻径
を有し、各スプリング４１，４２，４３は互に同
軸でかつ多少の隙間をおいて半径方向に重合して
配置されている。筒状の第１ガイド４５は第１及
び第２スプリング４１，４２の半径方向隙間内
に、また第２ガイド４６は第２及び第３スプリン
グ４２，４３の半径方向隙間内に配置され、ガイ
ド４５，４６の一端に形成した内向折曲部４５
ａ，４６ａにはスプリング４２，４３の一端側４
２ａ，４３ａが係止され、またガイド４５，４６
の他端に形成した外向折曲部４５ｂ，４６ｂには
スプリング４１，４２の他端側４１ｂ，４２ｂが
係止され、かくして第１〜第３スプリング４１，
４２，４３は第１及び第２ガイド４５，４６を介
して直列に接続されている。なお、各スプリング
４１，４２，４３のばね常数はほゞ同程度とし、
また各ガイド４５，４６の円筒部には感温室Ａ内
の空気の流通を良くするために多数の通気孔を設
けておく。熱応動部材４０は、放熱突起１３が第
３スプリング４３内に挿入されるようにして感温
部ケース１０内に挿入され、第１スプリング４１
の一端４１ａと第３スプリング４３の他端４３ｂ
をそれぞれ感温部ケース１０の底部１２と弁体３
０のリテーナ３３に当接して両部材１０，３０の
間に介装されている。各スプリング４１，４２，
４３と感温部ケース１０、放熱突起１３及び各ガ
イド４５，４６の間には僅かの隙間を設けるもの
とする。

本実施例においては、第１〜第３スプリング４
１，４２，４３を形成する形状記憶合金の逆変態
温度はそれぞれＴ１（＝30℃）、Ｔ２＝（50℃）、
Ｔ３（＝60℃）とし、低温においては長さが短か
く、温度が上昇して各逆変態温度を越えればバイ
アススプリング５０に抗して長さが増大し、この
状態から温度が低下して各変態温度以下となれば
バイアススプリング５０により長さが短かくなる
ものを使用している。しかしてＴ１以下の低温状
態においては、第１〜第３スプリング４１，４
２，４３はバイアススプリング５０により圧縮さ
れて、第１図に示す如く、各ガイド４５，４６の
一端の折曲部４５ａ，４６ａは感温部ケース１０
の底部１２に当接し、他端の折曲部４５ｂ，４６
ｂはリテーナ３３のフランジ部３３ａに当接し、
また弁体３０の環状の切替シール部３０ａは第１
ポート２４ａと第２ポート２４ｂの間に位置して
いる。

次に本実施例の作動につき説明すれば、感温部
ケース１０及び感温室Ａ内の第１〜第３スプリン
グ４１，４２，４３の温度がＴ１以下の状態で
は、第５図に示す如く弁体３０のストロークは０
である。制御対象である冷却水ジヤケツトの外壁
６０及び内部の冷却水温度の上昇により感温度ケ
ース１０の温度が上昇すれば感温室Ａ内の雰囲気
温度、底部１２からの熱伝導及び輻射により第１
〜第３スプリング４１，４２，４３の温度が上昇
する。温度が次第に上昇して各スプリング４１，
４２，４３の逆変態温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を越え
る毎に各スプリング４１，４２，４３は順次逆変
態を生じ、バイアススプリング５０に抗して長さ
が増大し、弁体３０を、第５図に示す如く、階段
状に軸方向にストロークさせる。

第１〜第３スプリング４１，４２，４３の温度
がＴ１（＝30℃）以下の状態では切替シール部３
０ａの位置は第１図に示す通りであるので、第２
〜第５ポート２４ｂ〜２４ｄは切替シール部３０
ａ上側の第１弁室Ｂ１を介して連通され、第１ポ
ート２４ａは他のポートより遮断されている。温
度が上昇してＴ１を越えて第１スプリング４１の
長さが増大した状態においては、第２図に示す如
く、切替シール部３０ａは第２ポート２４ｂと第
３ポート２４ｃの間に位置し、第１及び第２ポー
ト２４ａ，２４ｂが切替シール部３０ａ下側の第
２弁室Ｂ２を介して互に連通され、第３〜第５ポ
ート２４ｃ〜２４ｅが第１弁室Ｂ１を介して互に
連通されるようになる。引き続き温度が上昇して
Ｔ２（＝50℃）を越え、第２スプリング４２の長
さも増大すれば、第３図に示す如く、切替シール
部３０ａは第３ポート２４ｃと第４ポート２４ａ
の間に位置し、第１〜第３ポート２４ａ〜２４ｃ
が第２弁室Ｂ２を介して互に連通され、第４及び
第５ポート２４ｄ，２４ｅが第１弁室Ｂ１を介し
て互に連通されるようになる。なお、第３図の状
態においては、第１スプリング４１は第２図の状
態よりも多少短かくなる。更に温度が上昇してＴ
３（＝60℃）を越えれば第３スプリング４３の長
さも増大し、第４図に示す如く、切替シール部３
０ａは第４ポート２４ｄと第５ポート２５ｅの間
に位置し、第１〜第４ポート２４ａ〜２４ｄが第
２弁室Ｂ２を介して互に連通され、第５ポート２
４ｅは他のポートより遮断されるようになる。な
お、第４図の状態においては、第１及び第２スプ
リング４１，４２は第３図の状態より多少短かく
なる。温度Ｔ３以上の高温状態より温度が低下す
る場合は、以上と逆の作用により各ポート２４ａ
〜２４ｅは切り替えられる。

以上の何れの状態においても、遮断シール部３
０ｂは常にバルブケース２０の内周面２２に摺接
して感温室Ａを弁室Ｂより遮断しているので、弁
室Ｂを通過する被制御流体の温度が感温室Ａ内の
雰囲気温度に影響を与えることはなく、従つて本
感温性複式切替弁の作動に影響を与えることはな
い。なお、感温室Ａの体積の変化に伴い、多少の
空気が通気孔２６より出入する。また、各スプリ
ング４１，４２，４３の一端側４１ａ，４２ａ，
４３ａは、感温対象である冷却水により直接加
熱・冷却される感温部ケース１０の底部１２に直
接接触し、あるいはその近くに位置するので、熱
伝導及び輻射により底部１２の温度が各スプリン
グ４１，４２，４３に速やかに伝えられ、応答性
も良くなる。

なお、弁体３０のストロークを大にするために
はバイアススプリング５０のばね常数を小さくす
る必要があり、本実施例においては、このばね常
数を直列接続された第１〜第３スプリング４１，
４２，４３の合成ばね常数よりも小としている。
バイアススプリング５０のばね常数を充分に小に
すると制御対象である自動車用エンジンの振動等
によりバイアススプリング５０にサージング現象
を生じ、本感温性複式切替弁の作動に悪影響を生
ずることがある。これは第６図の変形例に示す如
く、バイアススプリング５０Ａを複数の部分スプ
リング５１，５２，５３に分離し、接続部材５
４，５５により直列接続することにより軽減する
ことができる。接続部材５４，５５をゴム等の減
衰作用のある素材により構成すればサージング防
止作用は一層向上する。

なお、以上の実施例においては形状記憶合金よ
りなるスプリングの数を３個とし、バルブハウジ
ングのポート数を５個としたが、此等の数は任意
である。また、弁体３０の切替シール部の数も１
個には限らず、この数を２個以上として更に複雑
な切替機能を与えることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本考案による感温性複式切替
弁の一実施例を示し、第１図は低温状態における
全体の長手方向断面図、第２図〜第４図は温度が
上昇した各作動状態における全体の長手方向断面
図、第５図は温度に対する弁体のストロークの説
明図、第６図はバイアススプリングの変形例を示
す部分断面図である。 符号の説明、１０……感温部ケース、１１……
開口端縁、１２……底部、２０……バルブケー
ス、２１……開口端縁、２２……内周面、２４ａ
〜２４ｅ……ポート、３０……弁体、３０ａ……
切替シール部、３０ｂ……遮断シール部、４０…
…熱応動部材、４１〜４３……形状記憶合金より
なるスプリング、４１ａ〜４３ａ……一端側、４
１ｂ〜４３ｂ……他端側、４５，４６……ガイ
ド、４５ａ，４６ａ……内向折曲部、４５ｂ，４
６ｂ……外向折曲部、Ａ……感温室、Ｂ……弁
室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 有底筒状をなし内部に弁室を形成するバルブケ
   ースと、このバルブケースの内周面に軸方向に間
   をおいて開口された少なくとも３個のポートと、
   前記内周面に摺接する少なくとも１個の環状の切
   替シール部を有する弁体と、この弁体を軸方向に
   移動させて前記各ポートの連通状態を切り替える
   熱応動部材を備えてなる感温性複式切替弁におい
   て、有底筒状をなし内部に感温室を形成すると共
   にその開口端縁において前記バルブケースの開口
   端縁と結合された感温部ケースを備え、前記弁体
   は前記各ポートを切り替えることなく前記バルブ
   ケースの内周面に摺接して前記弁室と感温室の連
   通を常時遮断する遮断シール部を有し、前記熱応
   動部材は互に異なる変態温度を有する形状記憶合
   金よりなり互に異なるコイル巻径を有すると共に
   互に同軸でかつ半径方向に重合して配置された複
   数のスプリング及び隣接する前記スプリングの間
   に介在して一端に形成した内向折曲部に前記隣接
   するスプリングのうち内側のものの一端側を係止
   すると共に他端に形成した外向折曲部に同隣接す
   るスプリングのうち外側のものの他端側を係止し
   て前記複数のスプリングを直列接続するガイドよ
   り構成され、同熱応動部材は前記感温室内に位置
   し前記直列接続された複数のスプリングの両端を
   介して前記弁体と感温部ケースの底部との間に介
   装されていることを特徴とする感温性複式切替
   弁。