JPH10227372A

JPH10227372A - サーモスタット弁装置

Info

Publication number: JPH10227372A
Application number: JP3032997A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tajima; 誠田島; Junichiro Hara; 潤一郎原
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 1998-08-25
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: JP3745487B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、開弁温度を変更する機能を備えた
サーモスタット弁装置に関し、弁の開閉を迅速，確実に
行うことを目的とする。【解決手段】ハウジング２１の開口部２１ａに、感温
ケース２７内に収容されるワックス２５の温度による体
積変化を利用してピストンロッド２９を移動するサーモ
スタット本体２３を配置するとともに、ピストンロッド
２９を感温ケース２７より内方に配置し、サーモスタッ
ト本体２３の外側に、感温ケース２７の移動に連動して
開口部２１ａを開閉する主弁４１を配置してなるサーモ
スタット弁装置において、ピストンロッド２９の先端を
支持する支持部材６９を、ハウジング２１を挿通して軸
長方向に移動可能に配置するとともに、支持部材６９を
移動する移動手段７１を配置してなることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーモスタット弁
装置に係わり、特に、開弁温度を変更する機能を備えた
サーモスタット弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車のエンジン冷却系では、
冷却水の温度を所定の温度に保つため、ラジエータ側へ
の冷却水の流れを制御するサーモスタット弁装置が配置
されている。しかしながら、従来の一般的なサーモスタ
ット弁装置では、エンジンの安全性を考慮すると、開弁
温度を、例えば、８０℃程度の比較的低温の一定値にし
か設定できず、エンジンの燃焼効率の障害になってい
た。

【０００３】すなわち、開弁温度を、例えば、９０℃程
度の比較的高温の値に設定することによりエンジンの燃
焼効率を高めることが可能になるが、この場合には、エ
ンジンの安全性が問題になる。つまり、通常走行である
エンジンの低負荷時に高水温化を図り、燃焼効率を向上
しても、急激に高負荷になった場合には、水温上昇まで
の時間遅れ、およびワックスの反応速度が遅く、開弁が
遅れオーバーヒートしてしまう。

【０００４】従来、このような問題を解決したサーモス
タット弁装置として、例えば、特開平６−２０７６８５
号公報に開示されるものが知られている。図４は、この
公報に開示されるサーモスタット弁装置を示すもので、
この装置では、ハウジング１内に、サーモスタット本体
２が収容されている。サーモスタット本体２は、ワック
ス３の収容される感温ケース４と、この感温ケース４内
に収容されるワックス３の温度による体積変化により移
動されるピストンロッド５とを有している。

【０００５】感温ケース４は、ホルダ６を介して横ウエ
ブ７に固定されており、ピストンロッド５には、主弁８
およびバイパス弁９が固定されている。そして、このサ
ーモスタット弁装置では、感温ケース４内に電気ヒータ
１０が配置されている。

【０００６】このようなサーモスタット弁装置では、開
弁温度が、例えば、通常のエンジン負荷時には、９０℃
程度の比較的高温の値に設定されるが、エンジンの負荷
が急激に増大しそうな場合には、電気ヒータ１０をオン
することにより、感温ケース４内に収容されるワックス
３を強制加熱して、エンジン冷却水温の上昇を待たずに
開弁することが可能になり、エンジンの安全性を確保す
ることができる。

【０００７】そして、開弁温度を、例えば、９０℃程度
の比較的高温の値に設定することができるため、特に、
エンジンの排気ガス中の炭化水素等の発生を低減し、燃
料消費を向上することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサーモスタット弁装置では、感温ケース４内
のワックス３を電気ヒータ１０により加熱して開弁温度
を変更しているため、開弁がワックス３の時定数におい
て比較的緩やかに行われ、高水温制御を行う上で障害に
なるという問題があった。

【０００９】すなわち、一般に、高水温制御は、エンジ
ンの低負荷時に行われるが、エンジンの負荷が急激に高
負荷になった時には、限界水温に余裕がないため、主弁
８を全開にしてラジエータへの冷却水の流量を増大する
までに時間がかかり、エンジンがオーバーヒートする虞
があるという問題があった。本発明は、かかる従来の問
題を解決するためになされたもので、弁の開閉を迅速，
確実に行うことができるサーモスタット弁装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１のサーモスタッ
ト弁装置は、ハウジングの開口部に、感温ケース内に収
容されるワックスの温度による体積変化を利用してピス
トンロッドを移動するサーモスタット本体を配置すると
ともに、前記ピストンロッドを前記感温ケースより内方
に配置し、前記サーモスタット本体の外側に、前記感温
ケースの移動に連動して前記開口部を開閉する主弁を配
置してなるサーモスタット弁装置において、前記ピスト
ンロッドの先端を支持する支持部材を、前記ハウジング
を挿通して軸長方向に移動可能に配置するとともに、前
記支持部材を移動する移動手段を配置してなることを特
徴とする。

【００１１】請求項２のサーモスタット弁装置は、請求
項１記載のサーモスタット弁装置において、前記支持部
材は、前記ピストンロッドの先端面と離間可能とされて
いることを特徴とする。請求項３のサーモスタット弁装
置は、請求項１または２記載のサーモスタット弁装置に
おいて、前記移動手段は、前記ハウジングに固定され前
記支持部材が螺合される螺子部材と、前記支持部材を伝
達機構を介して回転させるモータとを有することを特徴
とする。

【００１２】請求項４のサーモスタット弁装置は、請求
項１ないし３のいずれか１項記載のサーモスタット弁装
置において、前記サーモスタット本体にバイパス弁を配
置してなることを特徴とする。

【００１３】（作用）請求項１のサーモスタット弁装置
では、標準制御時には、感温ケース内のワックスが温度
変化により体積変化すると、ピストンロッドの先端が支
持部材に支持されているため、エンジン冷却水温による
ワックスの体積膨張により感温ケースが移動し、感温ケ
ース側に固定される主弁により開口部が開閉される。

【００１４】つまり、通常の従来のサーモスタットと同
じ機能として働く。請求項２のサーモスタット弁装置で
は、冷却水の水温を高めに制御する高水温制御時には、
移動手段により支持部材がピストンロッドと反対側に移
動され、支持部材とピストンロッドの先端面との間隔
が、標準制御時より大きく設定され、これにより開弁温
度が上昇され、この移動状態で保持され、その目標水温
で制御すべくワックスの体積膨張により水温制御が行わ
れる。

【００１５】そして、高水温制御時は、エンジン限界水
温との余裕代がないため、エンジンの負荷が急激に増大
した時は、水温の上昇を待っていてはオーバーヒートし
てしまうため、高応答性制御が行われ、移動手段により
支持部材がピストンロッド側に移動され、ピストンロッ
ドの先端を押圧することにより感温ケースに固定される
主弁が迅速に開かれる。

【００１６】請求項３のサーモスタット弁装置では、エ
ンジンの各種状態を入力する制御装置によりモータが駆
動されると、伝達機構を介して、螺子部材に螺合される
支持部材が回転され、支持部材が軸長方向に移動され
る。請求項４のサーモスタット弁装置では、サーモスタ
ット本体にバイパス弁が配置され、バイパス通路の開閉
が行われる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に示す
実施形態について説明する。図１は、本発明のサーモス
タット弁装置の一実施形態を示しており、符号２１は、
内燃機関用の冷却水をラジエータに導くための管路を構
成するパイプ状のハウジングを示している。

【００１８】このハウジング２１の開口部２１ａの中心
軸上には、サーモスタット本体２３が配置されている。
このサーモスタット本体２３は、図２に示すように、ワ
ックス２５が収容される感温ケース２７と、ワックス２
５の温度による体積変化により移動されるピストンロッ
ド２９とを備えている。

【００１９】感温ケース２７には、ピストンロッド２９
を案内する案内部材３１がカシメ固定されている。案内
部材３１と感温ケース２７との間には、ダイヤフラム３
３が配置されている。

【００２０】案内部材３１のダイヤフラム３３とピスト
ンロッド２９の間には、半流動体３５，ラバーピストン
３７およびテフロンピストン３９が順次配置されてい
る。そして、ピストンロッド２９は、図１に示すよう
に、感温ケース２７より内方に配置されている。サーモ
スタット本体２３の案内部材３１の外側には、感温ケー
ス２７の移動に連動して開口部２１ａを開閉する主弁４
１が配置されている。

【００２１】この主弁４１は、円環状の本体部材４３の
外周側にシールパッキン４５を有している。本体部材４
３は、シール材４７を介して、案内部材３１に支持固定
されている。感温ケース２７の外側には、リテーナ４９
が配置されている。このリテーナ４９の上端は、ハウジ
ング２１の開口部２１ａに固定されている。

【００２２】リテーナ４９と主弁４１のシールパッキン
４５との間には、シールパッキン４５をハウジング２１
側に押圧するコイルスプリング５５が配置されている。
リテーナ４９の下方には、冷却水のバイパス通路５９を
開閉するバイパス弁６１が配置されている。このバイパ
ス弁６１は、感温ケース２７の突出部に固定されるスト
ッパー６３と、このストッパー６３の上面に内周を当接
される弁体６５とを有している。

【００２３】この弁体６５と感温ケース２７との間に
は、弁体６５をストッパー６３側に押圧するコイルスプ
リング６７が配置されている。そして、この実施形態で
は、ピストンロッド２９の先端を支持する支持部材６９
が、ハウジング２１を挿通して軸長方向に移動可能に配
置され、また、この支持部材６９を移動する移動手段７
１が配置されている。

【００２４】すなわち、ハウジング２１のピストンロッ
ド２９の先端に対向する位置には、ボス部２１ｄが外側
に突出して一体形成されている。ボス部２１ｄには、貫
通穴２１ｅが形成されており、この貫通穴２１ｅに支持
部材６９が挿通されている。貫通穴２１ｅには、パッキ
ン７３およびブッシュ７５が収容されている。

【００２５】ブッシュ７５の上方には、螺子部材７７が
配置されている。この螺子部材７７は、外周をボス部２
１ｄに螺合され、また、内周に支持部材６９の螺子部６
９ａが螺合されている。そして、螺子部材７７によりブ
ッシュ７５を介してパッキン７３が押圧固定されてい
る。

【００２６】支持部材６９の下端面には、凹部６９ｂが
形成され、この凹部６９ｂにピストンロッド２９の先端
が挿入されている。ピストンロッド２９は、凹部６９ｂ
に移動可能に挿入され、支持部材６９の凹部６９ｂの底
面は、ピストンロッド２９の先端面と離間可能とされて
いる。この実施形態では、移動手段７１は、ハウジング
２１に固定され支持部材６９が螺合される上述した螺子
部材７７と、支持部材６９を伝達機構７９を介して回転
させるモータ８１とを有している。

【００２７】伝達機構７９は、支持部材６９の端部に固
定される歯車７９ａとモータ８１の回転軸に固定される
歯車７９ｂとを有し、これ等の歯車７９ａ，７９ｂの間
に伝達歯車７９ｃ，７９ｄ，７９ｅが介在されている。
なお、この実施形態では、伝達機構７９およびモータ８
１は、ハウジング２１に固定されるケース８３内に収容
されている。

【００２８】また、モータ８１の駆動は、エンジンの各
種信号を入力して所定の制御を行うエンジンコントロー
ルユニット（ＥＣＵ）からの信号に基づいて行われる。
そして、エンジンコントロールユニットによりモータ８
１が駆動されると、伝達機構７９を介して、螺子部材７
７に螺合される支持部材６９が回転され、支持部材６９
が軸長方向に移動される。

【００２９】図３は、上述したサーモスタット弁装置の
制御態様を示すもので、このサーモスタット弁装置を用
いて、標準制御、高水温制御および高応答性制御が行わ
れる。なお、これ等の制御の基本は、設定した開弁温度
で支持部材６９を固定した後は、ワックス２５の体積変
化による感温ケース２７の移動により開閉を行うもの
で、オーバーシュート，ハンチングが減衰し、水温が定
負荷で小さくなっていく時間内は支持部材６９の移動を
行わないことである。

【００３０】しかし、減衰振幅のセンター値水温（エン
ジン水温感知温）が目標水温に向かわないときには、支
持部材６９を更に微小移動して迅速に水温を一定にする
制御が行われる。ここで、標準制御は、従来と同様に、
冷却水の温度Ｔ１（８０℃）で主弁４１を開き始め、冷
却水の温度Ｔ１＋ΔＴＬ（１０℃前後）で主弁４１を全
開にする制御である。

【００３１】この標準制御では、ピストンロッド２９の
上端が支持部材６９の凹部６９ｂ底面に当接しており、
感温ケース２７内のワックス２５が温度Ｔ１までは、主
弁４１が全閉、バイパス弁６１が全開とされバイパス通
路５９から冷却水がエンジン側に循環される（図のＮ−
１）。そして、感温ケース２７内のワックス２５が温度
Ｔ１＋ΔＴＬになると、主弁４１が全開、バイパス弁６
１が全閉とされ冷却水がハウジング２１からラジエータ
側に循環される（図のＮ−２）。

【００３２】高水温制御は、冷却水の水温を高めに設定
するための制御であり、この高水温制御時には、移動手
段７１により支持部材６９がピストンロッド２９と反対
側に移動され、支持部材６９とピストンロッド２９の先
端面との間隔が、標準制御時よりＸだけ大きく設定さ
れ、これにより開弁温度が上昇される（図のＨ−１）。

【００３３】すなわち、この高水温制御では、温度Ｔ１
では、支持部材６９とピストンロッド２９の先端面との
間に間隔Ｘが形成されており、ワックス２５の温度がＴ
１＋ΔＴＸで、支持部材６９とピストンロッド２９の先
端面とが当接される（図のＨ−２）。そして、この後、
主弁４１が開き始め、温度Ｔ１＋ΔＴＸ＋ΔＴＬで主弁
４１が全開にされる（図のＨ−３）。

【００３４】なお、Ｘ寸法は、エンジンコントロールユ
ニットにより設定され、Ｘ寸法の固定時には、ワックス
２５の温度変化による自己制御になる。高応答性制御
は、例えば、高水温制御中にエンジンの負荷が急激に増
大した時に行われ、移動手段７１により支持部材６９を
ピストンロッド２９側に距離Ｙだけ移動し、ピストンロ
ッド２９の先端を押圧することにより感温ケース２７に
固定される主弁４１が迅速に開かれる（図のＭ−１）。

【００３５】すなわち、高水温制御中にエンジンの負荷
が急激に増大した時には、ワックス２５の時定数では、
閉弁までに時間がかかりオーバーヒートの虞があるた
め、高水温制御のＨ−２の状態でも全開できるように、
例えば、５秒程度の短時間で、移動手段７１により支持
部材６９がピストンロッド２９側に距離Ｙだけ移動さ
れ、主弁４１が全開にされる。

【００３６】なお、この場合には、時間の経過によりワ
ックス２５の自己制御が行われるため、ワックス２５の
時定数に相当する速度で、Ｘ寸法位置に支持部材６９を
戻す制御が行われる（図のＭ−２）。以上のように構成
されたサーモスタット弁装置では、ピストンロッド２９
の先端を支持する支持部材６９を、ハウジング２１を挿
通して軸長方向に移動可能に配置し、支持部材６９を移
動する移動手段７１を配置したので、移動手段７１によ
り支持部材６９を移動することにより主弁４１の開閉を
迅速，確実に行うことができる。

【００３７】従って、高応答性制御を迅速，確実に行う
ことが可能になる。また、上述したサーモスタット弁装
置では、支持部材６９を、ピストンロッド２９の先端面
と離間可能にしたので、支持部材６９とピストンロッド
２９の先端面との間隔を標準制御時より大きく設定する
ことにより高水温制御が容易に可能になる。

【００３８】さらに、上述したサーモスタット弁装置で
は、移動手段７１を、ハウジング２１に固定され支持部
材６９が螺合される螺子部材７７と、支持部材６９を伝
達機構７９を介して回転させるモータ８１とから構成し
たので、信頼性の高い移動手段７１を容易，確実に得る
ことができる。また、上述したサーモスタット弁装置で
は、サーモスタット本体２３にバイパス弁６１を配置し
たので、バイパス通路５９の開閉を行うことができる。

【００３９】なお、上述した実施形態では、支持部材６
９をピストンロッド２９と別体にした例について説明し
たが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではな
く、支持部材とピストンロッドとを一体に形成しても良
い。また、上述した実施形態では、ダイヤフラム式のサ
ーモスタット弁装置に本発明を適用した例について説明
したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものでは
なく、例えば、アキュムレータ式のサーモスタット弁装
置にも適用することができる。

【００４０】さらに、上述した実施形態では、移動手段
７１にモータ８１を用いた例について説明したが、本発
明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例え
ば、油圧，空圧等のアクチュエータを用いても良い。ま
た、上述した実施形態では、弁開によりラジエータ側に
冷却水を流す例について説明したが、本発明はかかる実
施形態に限定されるものではなく、弁開によりラジエー
タ側からの冷却水を流入するようにしても良い。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１のサーモス
タット弁装置では、ピストンロッドの先端を支持する支
持部材を、ハウジングを挿通して軸長方向に移動可能に
配置し、支持部材を移動する移動手段を配置したので、
移動手段により支持部材を移動することにより弁の開閉
を迅速，確実に行うことができる。

【００４２】請求項２のサーモスタット弁装置では、支
持部材を、ピストンロッドの先端面と離間可能にしたの
で、支持部材とピストンロッドの先端面との間隔を標準
制御時より大きく設定することにより高水温制御が容易
に可能になる。請求項３のサーモスタット弁装置では、
移動手段を、ハウジングに固定され支持部材が螺合され
る螺子部材と、支持部材を伝達機構を介して回転させる
モータとから構成したので、信頼性の高い移動手段を容
易，確実に得ることができる。請求項４のサーモスタッ
ト弁装置では、サーモスタット本体にバイパス弁を配置
したので、バイパス通路の開閉を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーモスタット弁装置の一実施形態を
示す断面図である。

【図２】図１のサーモスタット本体を示す断面図であ
る。

【図３】図１のサーモスタット弁装置の制御態様を示す
説明図である。

【図４】従来のサーモスタット弁装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２１ハウジング２１ａ開口部２３サーモスタット本体２５ワックス２７感温ケース２９ピストンロッド４１主弁６１バイパス弁６９支持部材７１移動手段７７螺子部材７９伝達機構８１モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング（２１）の開口部（２１ａ）
に、感温ケース（２７）内に収容されるワックス（２
５）の温度による体積変化を利用してピストンロッド
（２９）を移動するサーモスタット本体（２３）を配置
するとともに、前記ピストンロッド（２９）を前記感温
ケース（２７）より内方に配置し、前記サーモスタット
本体（２３）の外側に、前記感温ケース（２７）の移動
に連動して前記開口部（２１ａ）を開閉する主弁（４
１）を配置してなるサーモスタット弁装置において、前記ピストンロッド（２９）の先端を支持する支持部材
（６９）を、前記ハウジング（２１）を挿通して軸長方
向に移動可能に配置するとともに、前記支持部材（６
９）を移動する移動手段（７１）を配置してなることを
特徴とするサーモスタット弁装置。
【請求項２】請求項１記載のサーモスタット弁装置に
おいて、前記支持部材（６９）は、前記ピストンロッド（２９）
の先端面と離間可能とされていることを特徴とするサー
モスタット弁装置。
【請求項３】請求項１または２記載のサーモスタット
弁装置において、前記移動手段（７１）は、前記ハウジング（２１）に固定され前記支持部材（６
９）が螺合される螺子部材（７７）と、前記支持部材（６９）を伝達機構（７９）を介して回転
させるモータ（８１）と、を有することを特徴とするサーモスタット弁装置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項記載の
サーモスタット弁装置において、前記サーモスタット本体（２３）にバイパス弁（６１）
を配置してなることを特徴とするサーモスタット弁装
置。