JPH04111139U - 感温スイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却水の温度変化に対する感度及び応答性が
良好な誤作動の少ない感温スイッチを提供する。 【構成】 筒状ケース１３の一端に開口部２５を形成し
て、冷却水管１５内に挿入設置し、筒状ケース１３の他
端には、第１ベローズ３１、第２ベローズ３５を連接
し、第２ベローズ３５の端部を円板３９で封止して支軸
４３で固定支持する。第１ベローズ３１と第２ベローズ
３５の間に押動部材３３を取付け、押動部材３３に接離
するようにスイッチ４５を配置する。筒状ケース１３内
には、ピストン５６及びピストンロッド５３からなるス
ライド部材を前記押動部材３３に当接するように配置
し、形状記憶合金ばね５７とバイアスばね５８を反対方
向に付勢するように組付ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の冷却水温を検知し、必要な作動信号を送る感温スイッチ に関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車、ディーゼル機関車等の内燃機関における冷却水の温度制御は、冷却水 の通路に設けられた温度センサによって冷却水の温度を検知し、冷却水の水温が 上昇した場合にはラジエータに設けられたファンを作動させて冷却し、水温が降 下した場合にはファンを停止させることにより行なわれている。また、過負荷や 故障等によって水温が異常に上昇したときには、運転手に警報を出して異常事態 の発生を知らせたり、電源を切ってエンジンを自動的に停止させるようになって いる。

【０００３】 従来、このような冷却水温の感知は、図２に示すようなバイメタルを使用した 感温スイッチにより行なわれていた。この感温スイッチ８１は、銅又は真鍮製の 有底円筒体をなす内ケース８５を有しており、この内ケース８５は、閉塞した端 部を冷却水管８３内に挿入され、冷却水管８３に装着されている。この内ケース ８５内には、細長い板状のバイメタル８７が挿入され、その下端を内ケース８５ の底部に固着されている。内ケース８５の開口した端部には、外ケース８９がそ れを覆うように取付けられている。外ケース８９の上壁部には、２つの固定接点 ８２、８４と、それらの間に配置された可動接点８６とが設けられている。可動 接点８６は、下方に伸びる舌片８６ａを有し、この舌片８６ａに接離するように バイメタル８７の上端部８７ａが配置されている。これらの接点８２、８４、８ ６により、スイッチ９１が構成されている。

【０００４】 この感温スイッチ８１は、冷却水管８３内を流れる冷却水温が低いとき、バイ メタル８７が図中実線で示すような直線状態をなし、可動接点８６が接点８４に 接した状態となっている。しかし、冷却水温が所定温度以上に上昇すると、バイ メタル８７が内ケース８５の底部から熱伝導を受けて温度上昇し、図中想像線で 示す如く屈曲し、舌片８６ａを押して可動接点８６を動かし、他方の接点８２に 接触させる。この結果、冷却水温によってスイッチ９０の切換えがなされるよう になっている。

【０００５】 一方、実開昭６３−９１７７６号には、図３に示すような感温切換弁が開示さ れている。この感温切換弁９１は、全体として筒状をなす弁本体９２の一端を感 温部９３として流体９４内に挿入設置し、弁本体９２の周壁に流入ポート９４を 設け、弁本体９２の他端に流出ポート９５を設けている。弁本体９２の内部には スペーサ９６を摺動可能に配置し、このスペーサ９６に連接されたロッド９７の 端部にポート９８を開閉する弁体９９を取付けている。スペーサ９６には、それ ぞれ反対方向から形状記憶合金ばね１００と、バイアスばね１０１とを組付け、 スペーサ９６の位置を規制している。形状記憶合金ばね１００は、弁本体９２の 感温部９３内に配置され、この感温部９３は、底部中心が底上げされた二重円筒 構造をなし、流体９４がその内部に入り込むようにしている。

【０００６】 この感温切換弁９１では、流体９４の温度が所定値以上に上昇したとき、形状 記憶合金ばね１００が、バイアスばね１０１の弾性力に抗して伸長し、スペーサ ９６を押し上げてロッド９７を介して弁体９９を開かせるので、流入ポート９４ から流出ポート９５に例えば冷却水などを流すことができる。この場合、感温部 ９３が底上げされた二重円筒構造をなし、流体９４がその内部に入り込むように しているので、形状記憶合金ばね１００への熱伝導が比較的良好になされ、流体 ９４の温度変化に対する応答性を向上させている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図２に示したバイメタルを利用した感温スイッチ８１では、内 ケース８５の底部からの熱伝導によりバイメタル８７の温度を上昇させるように しているので、冷却水管８３内を流れる冷却水温の変化に対して応答性が悪いと いう問題があった。また、バイメタルの変位は、温度変化に比例して直線的にな されるため、スイッチを起動させる変位に対して広い温度幅が必要となる。この ため、チャタリング（ON、OFF の繰返し）を起こして誤作動しやすいという問題 があった。

【０００８】 一方、図３に示した感温切換弁９１では、感温部９３を底上した二重円筒構造 とし、流体９４がその内部に入り込むようにして、形状記憶合金ばね１００の応 答性を向上させているが、形状記憶合金ばね１００が流体９４に直接接触してい るわけではないので、十分な応答性を得るには至っていない。

【０００９】 そこで、本考案者らは、形状記憶合金ばね等の感温部材を直接冷却水に接触す るように配置し、冷却水温に対する応答性と正確な作動が得られるようにした感 温スイッチを得るべく検討したが、電気的な回路に接続されるスイッチ構成部品 は、冷却水に接触しない外部に配置する必要があるため、形状記憶合金ばねに連 動する部材、例えばピストンロッド等をＯリング等でシールしてケース外部に突 出させる必要が生じた。しかし、Ｏリング等でシールした場合には、摺動抵抗が 大きくなるため、作動がバラツキやすくなり、また、ゴミ等のかみ込みによって 摺動不能となる虞れがあった。

【００１０】 したがって、本考案の目的は、形状記憶合金ばねを利用した感温スイッチにお いて、形状記憶合金ばねを冷却水に直接接触させて配置することにより、冷却水 温の変化に対する応答性を向上させ、しかも、冷却水が流入する部分とスイッチ が配置される部分をＯリング等を用いることなく区画することにより、信頼性を 高めたものを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、内燃機関の冷却水管に取付けられ、冷却 水の温度を感知してスイッチを作動させる感温スイッチにおいて、 一端が前記冷却水管内に挿入されて、冷却水が流入する開口部が設けられ、他 端が前記冷却水管より突出して開口した筒状ケースと、 一端が前記筒状ケースの前記冷却水管より突出した端部に気密的に連接され、 他端が閉塞されて前記筒状ケース内部を封止すると共に、支持部材によって所定 の位置に支持された筒状のベローズと、 このベローズの中間部に外方に突出するように取付けられ、前記ベローズの伸 縮によって筒軸方向に移動する押動部材と、 前記筒状ケース及び前記ベローズの内部でスライドし、前記押動部材に当接し 得るように配置されたスライド部材と、 このスライド部材に対して互いに反対方向に弾性力を付与するように組付けら れた形状記憶合金ばね及びバイアスばねと、 前記ベローズの外側近傍に配置され、前記押動部材が接離してＯＮ、ＯＦＦさ れるスイッチとを備えていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】

本考案の感温スイッチでは、筒状ケースの内部に冷却水が流入し、形状記憶合 金ばねが冷却水に直接接触する。冷却水の温度が所定値以上に上昇すると、形状 記憶合金ばねがバイアスばねの弾性力に抗して伸長し、スライド部材を所定の方 向に移動させる。スライド部材は、押動部材に当接するので、押動部材がベロー ズを伸縮させて移動する。押動部材は、ベローズの外方に突出した部分を有して おり、この部分がスイッチに接離してＯＮ、ＯＦＦ動作がなされる。冷却水の温 度が再び低下したときは、バイアスばねの弾性力が形状記憶合金ばねの弾性力に 勝り、スライド部材及び押動部材を元の位置に戻す。

【００１３】 このように、冷却水が形状記憶合金ばねに直接接触するので、冷却水温の変化 に対する応答性が良好となり、確実な動作がなされる。また、形状記憶合金ばね は、変態点の前後で急激な変位を起こすため、作動温度の範囲を狭く限定するこ とができ、バイメタルを利用した感温スイッチのようなチャタリングによる誤作 動を防止することができる。

【００１４】 更に、冷却水が流入する筒状ケースの内部をベローズで封止し、ベローズの伸 縮によって押動部材を移動させるようにしたので、冷却水がスイッチ側に漏れる 虞れはなく、信頼性が高められる。この場合、押動部材をベローズの中間部に取 付け、ベローズの端部は支持部材で所定の位置に支持させたので、冷却水の圧力 がかかってもベローズが不用意に伸縮して押動部材が動くことはない。また、Ｏ リング等を用いていないので、摺動抵抗やゴミのかみ込みによる誤作動が生じる こともない。

【００１５】

【実施例】

図１には、本考案の感温スイッチの一実施例が示されている。

【００１６】 この感温スイッチ１１は、一端を冷却水管１５内に挿入され、他端を冷却水管 １５から突出させて、冷却水管１５の取付け部１９に螺着された筒状ケース１３ を有している。筒状ケース１３の冷却水管１５内に配置された端部には、開口部 ２５が形成されており、筒状ケース１３内に冷却水２１が流入するようになって いる。筒状ケース１３の冷却水管１５から突出した端部は、フランジ２７をなし て開口している。このフランジ２７には、第１ベローズ３１の下端縁に溶接され たフランジ２９がボルト締めによって接合されている。フランジ２７、２９の接 合面は、シールリング３０によって冷却水２１が外部に漏れないようにシールさ れている。

【００１７】 第１ベローズ３１の上端縁は、押動部材３３の下面に溶接されている。押動部 材３３は、環体の外周が第１ベローズ３１の外径方向に突出し、そこで上方に折 れ曲がった筒状をなす形状とされている。押動部材３３の上面には、第２ベロー ズ３５の下端縁が溶接され、更に第２ベローズ３５の上端縁は、円板３９に溶接 されて閉塞されている。したがって、筒状ケース１３、第１ベローズ３１、第２ ベローズ３５及び円板３９によって冷却水２１の流入空間が形成され、この空間 は外部に対して封止された構造をなしている。

【００１８】 また、第１ベローズ３１、第２ベローズ３５の外側を覆うようにスイッチケー ス４１が配置され、その下端縁をフランジ２９の外周に螺着されて装着されてい る。そして、前記円板３９は、このスイッチケース４１の上面から垂下する支軸 ４３に固定されており、このため、第２ベローズ３５の上端は、所定の高さに固 定された状態となっている。したがって、第１ベローズ３１及び第２ベローズ３ ５が、冷却水２１の流水圧に影響されて伸縮するのが防止されている。

【００１９】 筒状ケース１３の内周には、環体５１が配置されており、この環体５１に、ピ ストンロッド５３がスライド可能に挿通されている。ピストンロッド５３の下端 には、ピストン５６が取付けられ、ピストンロッド５３の上端は、スライドした とき前記押動部材３３に当接するようになっている。このピストンロッド５３及 びピストン５６が本考案におけるスライド部材を構成している。

【００２０】 筒状ケース１３の底面とピストン５６との間には、形状記憶合金ばね５７が装 着されており、ピストン５６を図中上方へ付勢している。一方、ピストン５６と 環体５１との間には、バイアスばね５８が装着されており、ピストン５６を形状 記憶合金ばね５７が付勢する方向と反対方向、すなわち、図中下方へ付勢してい る。なお、この実施例では、形状記憶合金ばね５７及びバイアスばね５８は圧縮 コイルばねとされている。

【００２１】 更に、スイッチケース４１の内部において、支軸４３に支持された円板３９に は、スイッチ４５が押しボタン４６を下方に向けて設置されている。そして、押 動部材３３が上下に移動するとき、押動部材３３が押しボタン４６に接離して、 スイッチ４５がＯＮ、ＯＦＦ動作するようになっている。

【００２２】 次に、この感温スイッチ１１の動作について説明する。 冷却水管１５内を流れる冷却水２１は、筒状ケース１３の開口部２５から内部 に流入し、形状記憶合金ばね５７に直接接触する。なお、冷却水２１の流入圧が 変動しても、第２ベローズ３５上端の円板３９が、支軸４３によって固定支持さ れているので、第１ベローズ３１及び第２ベローズ３５が伸縮して押動部材３３ が不用意に動くことはない。

【００２３】 冷却水２１の温度が所定値を超えると、形状記憶合金ばね５７が形状復帰して 伸長し、バイアスばね５８の弾性力に抗してピストン５６及びピストンロッド５ ３を上方へ押し上げる。ピストンロッド５３は、押動部材３３に当接し、第１ベ ローズ３１を引き伸ばし、第２ベローズ３５を縮めて、押動部材３３を押し上げ る。こうして押動部材３３が上方に移動すると、スイッチ４５の押しボタン４６ に当接し、スイッチ４５がＯＮ動作される。これによって、例えばラジエータの ファンが作動したり、あるいは運転者に異常を知らせる警告灯が点灯したり、更 にはエンジンを停止させたりする制御がなされる。

【００２４】 冷却水２１の温度が低下すると、バイアスばね５８の弾性力が形状記憶合金ば ね５７の弾性力に勝るので、ピストン５６及びピストンロッド５３が下方に押し 下げられ、その結果、ピストンロッド５３が押動部材３３から離れ、押動部材３ ３は、第１ベローズ３１と第２ベローズ３５の伸縮力のバランスがとれた元の位 置に戻って、スイッチ４５が再びＯＦＦとなる。

【００２５】 このように、形状記憶合金ばね５７は、冷却水２１に直接接触しているので、 冷却水温の変化に対する応答性が極めて良好となる。また、ピストン５６、ピス トンロッド５３のスライドに対して摺動抵抗となる部分が特にないため、摺動抵 抗による応答性の低下が起こることもない。更に、形状記憶合金ばね５７は、変 態点の前後で急激な変位を起こすため、作動温度の範囲を狭く限定することがで き、誤作動も防止される。更に、第１ベローズ３１と第２ベローズ３５により、 冷却水２１が流入する空間が、スイッチ４５が配置された空間に対して完全に封 止されているので、冷却水２１がスイッチ４５側に漏れる虞れはなく、装置の信 頼性が向上する。

【００２６】

【考案の効果】 以上説明したように、本考案の感温スイッチによれば、冷却水が形状記憶合金 ばねに直接接触するので、冷却水の温度変化に対する応答性を向上させることが できる。また、冷却水が流入する空間とスイッチが配置される空間とをベローズ によって完全に区画したので、冷却水がスイッチ側に侵入する虞れはなく、高い 信頼性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の感温スイッチの一実施例を示す正面断
面図である。

【図２】従来の感温スイッチの一例を示す正面断面図で
ある。

【図３】従来の感温切換弁の一例を示す正面断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 感温スイッチ １３ 筒状ケース １５ 冷却水管 ２５ 開口部 ３１ 第１ベローズ ３３ 押動部材 ３５ 第２ベローズ ４５ スイッチ ５３ ピストンロッド ５６ ピストン ５７ 形状記憶合金ばね ５８ バイアスばね

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の冷却水管に取付けられ、冷却
   水の温度を感知してスイッチを作動させる感温スイッチ
   において、一端が前記冷却水管内に挿入されて、冷却水
   が流入する開口部が設けられ、他端が前記冷却水管より
   突出して開口した筒状ケースと、一端が前記筒状ケース
   の前記冷却水管より突出した端部に気密的に連接され、
   他端が閉塞されて前記筒状ケース内部を封止すると共
   に、支持部材によって所定の位置に支持された筒状のベ
   ローズと、このベローズの中間部に外方に突出するよう
   に取付けられ、前記ベローズの伸縮によって筒軸方向に
   移動する押動部材と、前記筒状ケース及び前記ベローズ
   の内部でスライドし、前記押動部材に当接し得るように
   配置されたスライド部材と、このスライド部材に対して
   互いに反対方向に弾性力を付与するように組付けられた
   形状記憶合金ばね及びバイアスばねと、前記ベローズの
   外側近傍に配置され、前記押動部材が接離してＯＮ、Ｏ
   ＦＦされるスイッチとを備えていることを特徴とする感
   温スイッチ。