JPH074239A - 温度及び圧力応答安全弁組立体 - Google Patents

温度及び圧力応答安全弁組立体

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JPH074239A
JPH074239A JP3084074A JP8407491A JPH074239A JP H074239 A JPH074239 A JP H074239A JP 3084074 A JP3084074 A JP 3084074A JP 8407491 A JP8407491 A JP 8407491A JP H074239 A JPH074239 A JP H074239A
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valve member
valve seat
valve assembly
pressure
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Chester G Dubois
チェスター・ジー・デュボイス
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Outboard Marine Corp
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 温度及び圧力応答弁部材が互いの弁座として
作用し、また、熱応答部材の弁座からごみ及び細片を除
去しうる自己クリーニング機能をもつ内燃機関の冷却系
用温度及び圧力応答安全弁組立体の提供。 【構成】 流体入口３８及び出口６４を有するハウジン
グ３２と、入口及び出口を相互連結し且つ弁座３４を含
む流体通路１８と、該通路中にあり、且つハウジングへ
固定された周囲縁を含み且つ開口を画成し且つ前記通路
の一部を形成し且つ弁座３４に対して移動することがで
き且つ入口の流体圧力に応じて出口の方へ移動すること
ができる弁部材４６及び弁座の環状複合体を含む圧力応
答ダイヤフラム弁と、前記通路中に取付けられ、且つサ
ーモスタットの作動に応じて移動し得る弁部材を含むサ
ーモスタット８２と、弁部材及び弁座の複合体を弁座上
及び弁部材上の着座位置へ偏圧するばね７２と、弁部材
を弁部材及び弁座の複合体上の着座位置へ偏圧する第２
のばね８６とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧力及び温度安全弁構造
に関し、且つ特に水冷式内燃機関を通る冷却剤の流れを
制限するための圧力及び温度安全弁に関する。また、本
発明は該弁構造で使用するための圧力応答ダイヤフラム
弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの弁構造が内燃機関の冷却系での使
用に採用されている。機関の冷却系で使用され且つ機関
を通る冷却剤の流れを制限する通常の温度及び圧力安全
弁組立体は、別個の弁座に着座する２つの別個の独立の
弁部材を含む。弁部材の一方は概ね温度に応答し、弁部
材の他方は高い機関速度によって生じる冷却系中の高い
流体圧力及びその結果生じた高い冷却剤の流量に概ね応
答して動作し得る。温度応答弁は一般的には熱応答材料
を取囲む本体と、熱応答材料の膨張及び収縮に応じて移
動するロッド及びピストン構造とを含むサーモスタット
によって作動される。圧力応答弁が離座する圧力設定は
一般的には弁の偏圧ばねを所望の程度まで圧縮すること
によって決定される。また、熱応答弁部材は一般的には
ばねによって着座位置へ偏圧される。
【０００３】通常の弁構造は一般的に金属で作られた弁
及び弁座を採用する。金属の弁及び弁座の使用は弁構成
要素の腐食を招くことがある。
【０００４】次の米国特許に注意が向けられる。
【０００５】 特許番号 発明者 発行日 1,972,170 スペンサー 1934年 9月 4日、 2,497,201 バンナー 1950年 2月 4日、 2,570,432 ディロン 1951年10月 9日、 2,740,586 シャニオー 1956年 4月 3日、 2,785,861 キムほか 1957年 3月19日、 2,810,527 ウオーク 1957年10月22日、 3,498,537 バックマン・ウオング 1970年 3月 3日、 3,512,710 レスタ 1970年 5月19日、 3,700,166 フォールツ 1972年10月24日、 3,724,753 ソーントン 1973年 4月 3日、 4,078,722 ルケンビル 1978年 3月14日、 4,344,564 マグヌソン 1982年 4月17日。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、入口及び出口
を含むハウジングと、ハウジング中にあって入口及び出
口を相互連結し且つ第１の弁座を含む流体通路と、該通
路中にあり且つハウジングへ固定された周囲縁を含み且
つ該通路の部分を形成する開口を画成し且つ第１の弁座
に対して移動し得る第１の弁部材及び第２の弁座の環状
複合体と、該通路中に移動可能に取付けられ、且つ熱応
答アクチュエータ及び第２の弁部材を含み、該第２の弁
部材がアクチュエータの作動に応答し且つ第１の弁部材
及び第２の弁座の複合体に対して移動することができ、
前記第２の弁部材と前記第１の弁部材及び第２の弁座の
複合体との間で着座係合する熱応答組立体と、前記通路
中にあって第１の弁部材及び第２の弁座の複合体を第１
の弁座上及び第２の弁部材上の係合位置へ偏圧する手段
とを具えた温度及び圧力応答安全弁組立体を提供する。
【０００７】一実施例では、ダイヤフラム及び圧力応答
弁部材は一体であり且つ非金属の材料で作られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な特徴は、
好ましくは水冷式内燃機関中の冷却剤の流れを自動的に
制御するために使用され、温度及び圧力応答弁部材が互
いの弁座として作用する温度及び圧力応答安全弁組立体
を提供することである。
【０００９】本発明の別の主な特徴は、自己クリーニン
グし、且つ機関を再生することによって熱応答弁部材の
弁座からごみ及び細片を除去する安全弁構造を提供する
ことである。
【００１０】本発明の別の主な特徴は、腐食に耐える温
度及び圧力応答弁組立体を提供することである。
【００１１】本発明の更に別の主な特徴は、１つの部品
だけを相互交換することによって異なる大きさの機関で
用いる異なる大きさの弁組立体を提供する温度及び圧力
応答弁組立体を提供することである。
【００１２】本発明の他の特徴及び利点は以下の詳細な
説明、特許請求の範囲及び図面を検討すると当業者に明
らかになろう。
【００１３】本発明の一実施例を詳細に説明する前に、
本発明はその適用において、以下の説明で述べられ又は
図面に示された構造の細部及び構成要素の配置に制限さ
れないことは理解されるべきである。本発明は他の実施
例が可能であり且つ種々の様態で実施され又は実行され
ることができる。また、ここで用いた表現及び用語は説
明のためのものであり、制限として考えられるべきでは
ない。
【００１４】
【実施例】本発明の種々の特徴を具現化する圧力及び温
度応答安全弁組立体１０が図面に示されている。弁組立
体１０は図示した構成で種々の系、機械又は装置で使用
されることができるが、弁組立体１０は機関を通る冷却
剤流体の流量を制御するために内燃機関の冷却系で使用
される。以下の説明から理解されるように、図面に示さ
れた弁組立体１０は機関作動温度を所望の温度範囲内で
得るために機関を通る冷却剤の流れを自動的に制御する
ことを意図される。
【００１５】図面の図１に、水又は冷却剤で冷却される
二サイクル内燃機関１２の部分が示されており、該内燃
機関はシリンダブロック１４と、該シリンダブロック１
４に固定されたシリンダヘッド１６と、シリンダブロッ
ク１４及びシリンダヘッド１６を通して延在する流体又
は冷却剤の通路１８と、通路１８中に配置された弁組立
体１０とを含む。在来式におけるように、機関１２はピ
ストン２２を収めるシリンダ内腔２０をも含み、ピスト
ンはロッド２６及びクランク腕２８を通してクランク軸
２４へ連結される。
【００１６】図面に示した特別の構成では、シリンダヘ
ッド１６は弁組立体１０のフレーム又はハウジングとし
て作用し、且つ下流側のフレーム又はハウジング部材３
２を受入れる。図面に示したように、ハウジング部材３
２は弁組立体１０の上流側に配置され、且つ環状弁座３
４と、流体入口３８を画成する内向き環状フランジ３６
とを含む。シリンダヘッド１６は弁組立体１０への接近
が得られるようにシリンダヘッド１６の残りの部分へ取
外し可能に取付けられたカバー部分４０を含む。カバー
４０はねじ４２又は他の通常の手段によって取付けられ
る。
【００１７】弁組立体１０の構成要素は、図示した構成
ではダイヤフラム４４の形であり且つ環状圧力応答弁部
材４６を含む圧力応答可撓性部材と、温度応答弁部材５
０を含む温度応答組立体４８とを含む。弁部材４６及び
５０のそれぞれは互いの弁座として作用する。
【００１８】図２に示したように、ダイヤフラム４４は
シリンダヘッド１６へ固定された外方又は周囲縁５２
と、転動又はベロー部分５８とを含む。
【００１９】圧力応答弁部材４６はダイヤフラム４４へ
取付けられた別個の部材であることができるが、図示し
た構成では弁部材４６はダイヤフラム４４と一体であ
る。環状圧力応答弁部材４６は流体通路１８の部分を形
成する開口５４を画成する。弁部材４６は入口３８にお
ける増加された流体圧力に応じて流体出口６４の方へ移
動することができ、且つ弁座３４及び温度応答弁部材５
０の両方と選択的に係合して弁組立体１０を通る流体の
流れを制限することができる。より高い機関速度におい
て水又は冷却剤ポンプ（図示せず）はより多くの冷却剤
を機関１２へ送出するので、流体圧力は一般的に機関速
度を増加することによって上昇される。
【００２０】弁組立体１０は温度応答弁部材４６を弁座
３４上及び温度応答弁部材５０上の着座位置へ偏圧する
ための手段を設けている。種々の手段が圧力応答弁４６
を偏圧するために採用され得るが、図示した構造では、
偏圧手段はつる巻ばね７２を含み、該つる巻ばねはカバ
ー４０に当接する第１の端と圧力応答弁部材４６に当接
する第２の端とを有する。ばね７２は弁部材４６が所望
の所定の流体圧力において開放することを可能にするよ
うに定格される。好ましくは、ばね７２は機関がアイド
ル速度で作動している時に弁部材６０を弁座３４上に維
持し且つ弁部材４６がアイドル速度を超える機関速度に
おいて離座することを可能にする。
【００２１】温度応答組立体４８は通路１８中に取付け
られる。種々の温度応答組立体が採用され得るが、図示
した構成では、温度応答組立体４８は、サーモスタット
本体８２と、本体８２内に一部配置されたピン８４と、
温度応答弁部材５０とを含む通常のサーモスタットの形
である。弁部材５０は弁組立体１０を通る流体の流れを
制限するように圧力応答弁部材４６と選択的に係合する
ことができる。在来式におけるように、本体８２は熱応
答膨張−圧縮可能材料（図示せず）を含み且つ温度応答
弁部材５０のアクチュエータとして作用する。
【００２２】また、弁組立体１０は熱応答組立体４８を
通路１８中で支持するための手段を設けている。種々の
支持手段が採用され得るが、図示した構造では、支持手
段は第２のつる巻ばね８６を含み、該第２のつる巻ばね
はフランジ３６に当接する第１の端と弁部材５０に当接
する第２の端とを含む。ばね８６は弁部材５０を圧力応
答弁部材４６上の着座位置へ偏圧することと、ピン８４
をカバー４０に当接させることとの２つの目的を果た
す。ばね８６はバネ７２よりも比較的強く、ばね７２が
ピン８４をカバー４０から離すのを妨げる。
【００２３】典型的には、サーモスタット本体８２、ピ
ン８４及び温度応答弁部材５０は金属で作られる。ダイ
ヤフラム４４及び圧力応答弁部材４６は適当な材料で作
られることができるが、ゴムのような非金属材料が好ま
しい。弁組立体１０の金属構成要素をシリンダヘッド１
６の金属構成要素から絶縁するための手段が設けられ
る。他の絶縁手段が採用され得るが、図示した構造で
は、絶縁手段は非金属材料で作られた絶縁体９０であ
る。カバー４０はそれ自体非金属であることができるの
で、別個の絶縁体９０は必要とされない。また、ハウジ
ング部材３２はプラスチックのような非金属材料で作ら
れる。絶縁体９０又はカバー４０、圧力応答弁部材４６
及びハウジング部材３２に非金属を使用することは、金
属製のサーモスタット構成要素を金属製の他の部品から
絶縁する作用をし、それにより電解腐食を減らし又は排
除しようとする。更に、ゴムのような非金属材料の使用
は互いに接触状態にある構成要素の振動によって生じる
腐食及び摩耗を減らす助けをする。
【００２４】図面から理解され得るように、弁組立体１
０又はその構成要素はカバー４０をシリンダヘッド１６
から最初に取外した後にシリンダヘッド１６から容易に
取外されることができる。加えて、弁組立体１０はハウ
ジング部材３２及び絶縁体９０を含むことができる完全
な落込みユニットの形であることができる。弁組立体１
０を構成する部品又は弁組立体１０全体は摩耗又は欠陥
を生じた時に交換されることができる。
【００２５】弁組立体１０はダイヤフラム４４のような
単一の部品を交換することによって全ての大きさの機関
で使用されることができる。例えば、弁組立体１０がよ
り多い冷却剤流量を必要とするより大きい機関で、又は
より少ない冷却剤流量を必要とするより小さい機関で使
用される時、ダイヤフラム４４の弁部材４６は縮小され
又は拡大されることができる。弁部材４６の大きさの変
更は弁部材４６によって画成される開口５４の大きさを
変えることによって行われる。前述したように、開口５
４は通路１８の部分を形成するので、開口５４の拡大又
は縮小はより多くの又はより少ない冷却剤流量が弁組立
体１０を通ることを可能にする。
【００２６】弁組立体１０の利点は、それが機関を適正
に冷却する流量を依然維持しながら弁組立体を流通する
冷却剤の速度を最大限にするように寸法付けられること
ができることである。より高い冷却剤の流れ速度は細片
を弁組立体１０を通り過ぎてフラッシングすることを助
ける。圧力及び温度応答弁部材４６及び５０の寸法は、
機関を冷却するために充分な冷却剤の流量を依然維持し
ながら弁部材の周りを流れ且つ開口５４を流通する冷却
剤の速度を最大限にするように選択されることができ
る。
【００２７】図３は閉鎖された弁組立体１０を示し、該
弁組立体はそれを開放するために必要とされるのより低
い入口流体圧力及び温度レベルで動作している。弁組立
体１０は系中の空気を抜くための手段を設けている。種
々の空気抜き手段が採用され得るが、開示した構造で
は、空気抜き手段はダイヤフラム４４のベロー部分５８
中に配置されたオリフィス９４を含み、それによりダイ
ヤフラムの撓みがオリフィス中での鉱物質の堆積を妨げ
る。好ましくは、弁組立体１０は機関が冷えている時に
機関アイドル速度において閉鎖されたままである。
【００２８】図４は増加された入口流体温度に応じて開
放位置にある温度応答弁部材５０を示す。機関１２が暖
まるにつれて、増加された流体温度はサーモスタット本
体８２に収容された熱応答材料を膨張され、それは弁部
材５０を圧力応答弁部材４６に対して且つばね８６の力
に抗して移動させ、図４に矢線で示した方向への流体の
流れを許す。機関が運転停止された時、又は冷却剤が充
分に暖まるのを妨げるに充分な程流体の流量が多い時、
熱応答材料は収縮し、ばね８６は熱応答弁部材５０を圧
力応答弁４６の方へ偏圧する。
【００２９】図５を参照すると、弁組立体１０は圧力応
答弁部材４６をばね７２の力に抗して弁座３４及び温度
応答弁部材５０から離れる方へ移動するに充分な入口流
体圧力レベルで作用するように図示されている。機関速
度が減少し且つ流体圧力が低下するにつれて、ばね７２
は圧力応答弁４６を弁座４３上及び温度応答弁部材５０
上の着座位置の方へ逆に偏圧する。
【００３０】弁組立体１０を詰まらせる異物は不十分な
機関性能を生じることがある。例えば、異物の細片は弁
部材４６及び５０の間に留まることができるので、弁部
材は互いに係合する時に適正にシールしない。機関が始
動された時、細片は弁組立体１０を通して望ましくない
流体の漏洩を生じることができる。漏洩によって生じた
増加された流体の流れは機関のウオームアップを遅くす
ることがあり且つ不調なアイドルのような機関の障害を
招くことがある。
【００３１】温度応答弁部材５０は圧力応答弁部材４６
上に着座するので、ごみや細片は温度応答弁部材５０を
移動することなく弁組立体１０からフラッシュされるこ
とができる。弁部材４６及び５０の間に留まった異物を
除去するために、機関は、入口３８における増加された
流体圧力が圧力応答弁部材４６を開放させ、それにより
弁部材４６及び５０の間からごみや細片をフラッシュす
るように機関速度を増加するように再生されることがで
きる。
【００３２】本発明の種々の特徴は特許請求の範囲で述
べられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の冷却系へ適用された本発明の種々の
特徴を示す一部断面概略図。
【図２】本発明の種々の特徴を具現化するダイヤフラム
弁の一部断面斜視図。
【図３】図１に示した弁組立体の一部断面拡大概略図で
あって、弁を閉鎖位置に示す図。
【図４】図３と同様な図であって、温度応答弁部材を高
い入口流体温度状態に応じた離座位置に示す図。
【図５】図３と同様な図であり、圧力応答弁部材を高い
入口流体圧力状態に応じた離座位置に示す図。
【符号の説明】
１０ 圧力及び温度応答安全弁組立体 １２ 内燃機
関 １８ 通路 １６ シリンダヘッド ３４ 弁座 ３８ 流体入口 ４０ カバー部分 ４４ ダイヤ
フラム ４６ 環状圧力応答弁部材 ４８ 温度応答組立体 ５０ 温度応答弁部材 ５２ 周囲縁 ５４ 開口 ６０ 弁部材 ６４ 流体出口 ７２ ばね ８２ サーモスタット本体 ８６ ばね ９０ 絶
縁体

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入口及び出口を含むハウジングと、該ハ
    ウジング中にあって前記入口及び前記出口を相互連結し
    且つ第１の弁座を含む流体通路と、該通路中にあり且つ
    前記ハウジングへ固定された周囲縁を含み且つ前記通路
    の部分を形成する開口を画成し且つ前記第１の弁座に対
    して移動し得る第１の弁部材及び第２の弁座の環状複合
    体と、前記通路中に移動可能に取付けられ、且つ熱応答
    アクチュエータ及び第２の弁部材を含み、該第２の弁部
    材が前記アクチュエータの作動に応答し且つ前記第１の
    弁部材及び第２の弁座の複合体に対して移動することが
    でき、前記第２の弁部材と前記第１の弁部材及び第２の
    弁座の複合体との間で着座係合する熱応答組立体と、前
    記通路中にあって前記第１の弁部材及び第２の弁座の複
    合体を前記第１の弁座上及び前記第２の弁部材上の係合
    位置へ偏圧する手段とを具えた温度及び圧力応答安全弁
    組立体。
  2. 【請求項２】 前記第１の弁部材及び第２の弁座の複合
    体が非金属材料で作られている請求項１に記載された安
    全弁組立体。
  3. 【請求項３】 前記可撓性部材がダイヤフラムからな
    り、前記熱応答アクチュエータが前記開口を通って延在
    している請求項２に記載された安全弁組立体。
  4. 【請求項４】 第１の弁及び第２の弁座の複合体が前記
    可撓性部材と一体である請求項３に記載された安全弁組
    立体。
  5. 【請求項５】 前記可撓性部材が非金属材料で作られて
    いる請求項１に記載された安全弁組立体。
  6. 【請求項６】 前記ハウジングが頂部分及び別の部分及
    び前記ハウジングの前記頂部分を前記別の部分へ取外し
    可能に締着するための手段を含む請求項１に記載された
    安全弁組立体。
  7. 【請求項７】 前記可撓性部材がその中にオリフィスを
    有する請求項１に記載された安全弁組立体。
  8. 【請求項８】 前記通路中にあり、前記第２の弁部材を
    前記第１の弁部材及び第２の弁座の複合体上の着座位置
    へ偏圧する手段を含む請求項１に記載された安全弁組立
    体。
  9. 【請求項９】 前記弁部材を偏圧するための前記手段が
    前記第１の弁部材及び第２の弁座の複合体を偏圧するた
    めの前記手段よりも大きい相対的強さを有する請求項７
    に記載された安全弁組立体。
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