JPH0329661Y2 - - 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、またワツクスが洩れれば作
動不良の原因となるという問題点がある。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ケース
の放熱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複数のポート２４ａ〜２４ｅ
と、前記内周面２２に摺接する弁体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底部
１２中央には同感温室内に突出する細長い棒状の
放熱突起１３が一体的に設けられかつその開口端
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
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４１，４２，４３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４
２ａ，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４１ｂ，４
２ｂを係止して前記複数のスプリング４１，４
２，４３を直列接続するガイド４５，４６より構
成され、同熱応動部材は最小巻径の前記スプリン
グ４３内に前記放熱突起１３を挿入して前記感温
室Ａ内に位置しかつ前記直列接続された複数のス
プリング４１，４２，４３の両端４１ｂ，４３ａ
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
及び輻射並びに放熱突起１３からの輻射により次
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３
０ａ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。

〔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、特に感温部ケースからの熱伝
導及び輻射による伝熱が最も少ない最小巻径のス
プリングは放熱突起との間の輻射及び対流により
熱交換がなされて伝熱の不足が補われるので、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はボ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〓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〓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〓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〓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
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４１，４２，４３は
バイアスプリング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，４６ｂ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４１，４
２，４３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３０
ａ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３０ａ
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
よりも多小短かくなる。更に温度が上昇してT3
（＝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３０
ａ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２４
ｅ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。

感温部ケース１０が比較的低温の状態において
は、各スプリング４１，４２，４３の一端側４１
ａ，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。感温部ケース１０が高温
となれば第３スプリング４３の一端側は底部１２
から離れるので底部１２からの伝熱は減少する
が、中央の放熱突起１３との間の輻射及び対流に
より熱交換がなされて加熱冷却されるので底部１
２からの伝熱の減少は補われ、応答性が低下する
ことはない。

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
明図である。 符号の説明、１０…感温部ケース、１１…開口
端縁、１２…底部、１３…放熱突起、２０…バル
ブケース、２１…開口端縁、２２…内周面、２４
ａ〜２４ｅ…ポート、３０…弁体、３０ａ…切替
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、４１ｂ〜４３ｂ…他端側、４５，４６…
ガイド、４５ａ，４６ａ…内向折曲部、４５ｂ，
４６ｂ…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複数のポートと、前記内周面
   に摺接する弁体と、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底
   部中央には同感温室内に突出する細長い棒状の放
   熱突起が一体的に設けられかつその開口端縁にお
   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
   動部材は最小巻径の前記スプリング内に前記放熱
   突起を挿入して前記感温室内に位置しかつ前記直
   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。