JPS6229670B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱的に作動される熱応答弁組立体に関
し、特にたとえば自動車排気ガス制御装置に対し
て有用な多重機能熱真空弁に関する。

自動車に対しては種々の熱作動弁が使用されて
いる。たとえば在来においてはワツクス作動弁が
使用されてきた。この弁はスプール型の弁であ
り、所定の温度に達した時にワツクスの容積変化
によつて作動されるようになつている。しかしな
がらこのような弁は欠点を有し、使用上の制限が
ある。すなわちこの型の弁は高圧に起因してワツ
クスの漏洩が生じ、したがつて作動温度が変化
し、かつ一つの温度でしか作動しないようにな
る。なおスプール弁は複数の空気源に連結すれば
交差通気を発生させる。昭和49年12月９日付、共
願第530800号、“複式行程熱弁”および昭和50年
12月18日付、共願第641795号、“複式行程熱弁”
に記載されている作動装置のようなバイメタル部
材を備えた熱作動弁も使用されている。これらの
弁は好適な結果を与えるものではあるが、ある種
の用途に対しては固有の欠点を有し、交差通気を
発生させるおそれがある。

したがつて本発明の目的は交差通気の生じない
ような改良された多重機能を持つ熱応答弁組立体
を供することである。本発明の他の目的は多重機
能を持つ熱応答弁組立体において、前記機能が一
つの温度において同時に切換えられまたは二つの
異なる温度において逐次的に切換えられるように
なつた弁を供することである。本発明の他の目的
は最終組立てを行う前に試験を行い得るようにな
つた多重機能を持つ熱応答弁組立体を供すること
である。本発明の他の目的は二つの独立の真空源
および二つの独立の作動口を連通させるようにな
つた多重機能を持つ熱応答弁組立体を供すること
である。本発明の他の目的は寸法の小さな、信頼
度の高いかつ安価な熱応答弁組立体を供すること
である。本発明の他の目的および特色は次に述べ
る説明によつて明らかとなる。

簡単に説明すれば本発明の多重機能を持つ熱応
答弁組立体は２部分よりなる弁胴にして、第１部
分が弁胴から延びる２対の口と、該胴の中に位置
する弁切換装置とを有し、かつ第２部分が中央空
洞を有し、該空洞の中に前記第１部分が部分的に
収納されるようになつた弁胴を有している。前記
弁切換装置は前記第１弁胴内において二つの室を
相互に分離するようになつている。前記口の１対
は前記各室と連通するように位置決めされ、それ
によつて弁胴の中に二つの通路を形成するように
なつている。前記各通路はその中に弁座を有して
いる。前記第２部分内の空洞の底部には支持柱が
配設され、該支持柱の上には複数の部材よりなる
バイメタル円板組立体が装架されている。前記組
立体は予じめ成形された二つのバイメタル円板よ
りなり、円板キヤリヤすなわちハウジング内にお
いてこれら円板の間にはばね部材が設けられてい
る。前記二つの円板部材は所定の異なる温度で作
動するようにされている。前記円板組立体の頂部
には、二つの弁プラグ部材を備えた運動伝達ピン
が接触し、このピンは前記第１弁部分および弁切
換装置内に延び、一つの弁プラグ部材が各室内に
おいて弁密封部材として働くようになつている。
二つのワイパ密封部分を有する密封部材が前記伝
達ピンの周囲に位置決めされ、前記室を分離する
と共に、前記ピンを摺動せしめ得るようになつて
いる。このピンを偏倚させて前記円板組立体と係
合させるためにばね部材が設けられている。

最初、第１温度範囲においては前記伝達ピンは
円板組立体と係合し、前記第１プラグすなわち弁
密封部材を第１弁座と係合せしめ、それによつて
第１対の二つの口の間の第１通路を閉じ、かつ第
２プラグすなわち弁密封部材を第２弁座すなわち
底部弁座から離し、それによつて第２対の二つの
間の第２通路を連通させる。第２の所定温度にお
いては前記円板部材の一つがスナツプ動作をして
逆皿形を呈し、これによつて第１弁プラグが第１
弁座から離れるが、第２弁プラグは第２弁座とは
係合しないようになり、したがつて第１対の二つ
の口および第２対の二つの口はそれぞれ連通する
が、これらの対の間は連通しない。最後に第３の
所定温度においては第２の円板部材がスナツプ動
作をして逆皿形を呈し、それによつて第２弁プラ
グが第２弁座と係合し、したがつて第１対の二つ
の口だけを連通させる。

次に添付図面によつて本発明の実施例を説明す
る。

図において本発明による複合機能を持つ熱応答
弁組立体１０は全体が円筒形をなす弁胴１２を有
し、該弁胴は第１弁部分１４および第２弁部分１
６よりなつている。第１弁部分１４は第１図乃至
第４図に示される如く第１口１８、第２口２０、
第３口２２および第４口２４を有し、これら口は
前記弁部分１４の主軸線に対して直角に開口して
いる。前記四つの口１８，２０，２２，２４はそ
れぞれ中央孔２６，２８，３０，３２を有し、こ
れらの孔は前記開口および対応する外方ニツプル
部分３４，３６，３８，４０の全長にわたつて延
びている。第１弁部分１４および口１８，２０，
２２，２４はなるべくはガラス充填ナイロンの如
き材料によつて一体として形成される。口１８，
２０，２２，２４は典型的には、弁１０と真空源
との間を延びる導管（図示せず）に連結され、弁
の機能を制御する。これら開口は普通相互に隣接
して並列に配置され、密実な弁を形成するように
なつている。

中央孔２６，２８，３０，３２はすべて第１弁
部分１４内の主中央室すなわち空洞４２に連結さ
れている。この空洞４２の中には第２図乃至第４
図に示される如き弁切換装置４４が位置決めされ
ている。前記弁切換装置４４は弁胴すなわちハウ
ジング部材４６、密封部材４８、２個の弁座５
０，５２、１対の弁プラグ部材５６，５８を備え
た運動伝達ピン５４、偏倚装置６０およびバイメ
タル円板組立体８４よりなつている。

前記ハウジング部材４６は全体が円筒形をな
し、かつ中央空洞６２を有し、一体構造となすこ
とができるが、図には後述の如く校正を容易に行
う得るようにするための多部分構造が示されてい
る。このハウジングの材料はガラス充填ナイロン
または類似のものとなすことができる。ハウジン
グは第１開口すなわち頂部開口６４と第２開口す
なわち底部開口６６とを有し、該底部開口は中央
空洞６２内に延びている。中央空洞６２に対する
頂部開口および底部開口の出口はそれぞれＯリン
グを含み、該Ｏリングはそれぞれ弁に対する第１
弁座すなわち頂部弁座５０および第２弁座すなわ
ち底部弁座５２として働らく。前記弁座はなるべ
くはゴムの如きエラストマ材料によつて形成さ
れ、弁プラグ部材５６，５８と共に堅い密封部分
を形成するようになつている。底部弁座５２を保
持するハウジング６２の底部６３はハウジング内
を上下に移動し、微細な校正を行い得るようにな
つている。なおハウジングの側壁には第１開口６
８および第２開口７０が設けられ、第１開口６８
は中央孔２８に隣接しかつ第２開口７０は中央孔
３０に隣接している。

本発明によれば密封部材４８がハウジング部材
４６の側壁内に装架され、中央空洞６２を第１通
路となる頂部空洞部分７２および第２通路となる
底部空洞部分７４に分割している。したがつてこ
の密封部材は第１弁座５０および第２弁座５２
と、側壁の第１開口６８および第２開口７０との
間に位置決めされ、第１弁座および第１側壁開口
が弁密封部材の肩側に位置し、かつ第２弁座およ
び第２側壁開口が他の側に位置するようになつて
いる。前記弁密封部材は全体が円筒形をなし、か
つ外方リング７６が該密封部材ををハウジング内
に装着している。前記密封部材はその中を通る中
央孔７８を有し、該孔の周囲の側壁の頂部および
底部はＶ字形のワイパー密封部分８０，８２を形
成し、この孔の中の運動伝達ピン５４と摺動的
に、しかも密封的に係合している。すなわちこの
Ｖ字形ワイパー密封部材によつて運動伝達ピンは
弁密封部材内を自由に運動することができ、しか
も該密封部材の上方の頂部空洞部分７２を密封部
材の下方の底部空洞部分７４から密封的に隔離す
ることができる。前記運動伝達ピン５４は低炭素
鋼の如き適当な材料によつて形成することができ
る。したがつて第１弁プラグ部材５６および第２
弁プラグ部材５８は前記運動伝達ピンの上に配設
される。これらプラグ部材は全体が円錐形を呈
し、かつなるべくはゴムの如きエラストマ材料に
よつて形成されるが、プラスチツクまたは金属も
使用することができる。第１弁プラク部材５６は
第１弁座５０に隣接する頂部空洞部分７２内に位
置決めされ、かつ第２弁プラグ部材５８は弁座５
２に隣接する底部空洞部分７４内に位置決めされ
る。これら弁プラグ部材を円錐形に形成する目的
は、これらが弁座に確実に密封的に係合し得るよ
うにするためである。ばね６０は第１弁プラグ部
材５６および第２弁プラグ部材５８、したがつて
伝達ピン５４を第２図乃至第４図に示される如く
下向きに偏倚させるためのものである。前記ばね
は所定のばね定数を有し、後述のバイメタル円板
組立体８４のスナツプ力と適合するようになつて
いる。

第２弁胴部分１６は第１弁胴部分１４に密封的
に装着するためのコツプ形部分を有するものとし
て示されている。さらに詳述すれば第２弁胴部分
は黄銅の如き熱伝導材料よりなつて熱伝導部分を
構成しており、かつ外ねじ部分８６と中央空洞８
８とを有する中空部材であり、該空洞は平らな底
部９０を有し、その中には支持柱９２が配設され
ている。この支持柱９２は第２図に示される如く
中央に位置するピン９４を備え、該ピンの上にバ
イメタル円板組立体８４が触座している。

したがつて弁胴部分１６は六角形部分９６を有
し、弁組立体１０をねじ孔の中に容易に挿入し得
るようになつており、かつ比較的薄い壁９８が前
記六角形部分９６から上向きに延びている。壁９
８と部分９６の残余の部分との継ぎ目には肩１０
０が形成され、かつ二つの弁胴部分を組立てた時
にこの肩に対して弁胴部分１４の第１円形突起１
０２が触座するようになつている。密封ガスケツ
ト１０４（たとえばＯリング）は弁胴部分１４の
切欠き部分１０６の中に配設され、かつ側壁９８
を反転成形した時に圧縮され、二つの弁部分を相
互に密封的に装着し、弁胴１２を形成するように
なつている。

第５図に示される如く、バイメタル組立体８４
はキヤリヤすなわち支持ハウジング１０８、第１
皿形バイメタル部材１１０および第２皿形バイメ
タル部材１１２ならびに波形ばね１１４よりなつ
ている。前記各バイメタル部材１１０，１１２は
熱膨張係数の低い金属の一つの層と、熱膨張係数
の幾分高い他の金属の層とを有し、所定の温度に
達した時に前記部材が弾発的にオーバセンタ運動
を行い、逆皿形を呈するようになる。前記二つの
バイメタル部材に対する金属材料および皿形成形
の程度は二つのスナツプオーバセンタ動作が異な
る温度で起るように選択される。

したがつて第１皿形部材１１０、波形ばね１１
４および第２皿形部材１１２は普通の装置によつ
て支持ハウジング１０８内に装着される（たとえ
ばハウジングの壁の端部を反転し、ばねおよび部
材を第５図に示されるように装着する）。前記二
つの皿形部材はなるべくは支持ハウジング内にお
いて、その最初の凹面外向き方位をとり、材料の
低膨張側（LES）が組立体の中心から外方に向く
ように位置決めされる。バイメタル組立体は第１
バイメタル部材および第２バイメタル部材の両方
が第２図および第５図に示される如く凹面が外向
きとなるように位置決めされた時は第１位置、第
３図に示される如く第１部材が凹面内向き、第２
部材が凹面外向きの場合は第２位置、かつ第１部
材および第２部材が第４図に示される如く共に凹
面内向きの場合は第３位置とする。部材１１２は
なるべくは中央孔１１６を有し、支持柱ピン９４
を受入れるようになつている。

伝達ピン５４はバイメタル組立体と接触し、か
つハウジングの底部開口６６および密封部材４８
を通つて頂部開口６４まで延びている。このピン
の整合状態はなるべくは該ピンを摺動的にかつ密
封的に受入れる密封部材４８によつて制御され
る。前記ピンの長さ、弁座間の距離および二つの
バイメタル部材間のスナツプ動作距離は、バイメ
タル組立体８４がその第１、第２または第３位置
にある時に、これに対応して、第１弁プラグ部材
５６および第２弁プラグ部材５８が第１弁座だけ
を閉じ、何れの弁座をも閉鎖せずまたは第２弁座
だけを閉じるように調整される。

弁組立体１０は熱伝導部分を構成する第２弁胴
部分１６が特に自動車エンジンブロツク等のごと
き物体に螺着され、該エンジンブロツクから熱を
導入してそれをバイメタル組立体８４に伝達し、
ブロツクの対応する温度上昇に応答してバイメタ
ル組立体を加熱するようになつている。エンジン
ブロツクが冷却すれば該組立体はほぼエンジンの
温度に維持される。

弁組立体を低温エンジン内に設置すればバイメ
タル組立体８４は第２図に示される如き第１位置
にあり、したがつて第１弁プラグ部材５６が第１
弁座５０に密封的に係合し、かつ第２弁プラグ部
材５８は底部空洞部分内に位置決めされ、第２弁
座５２から離れるようになる。この状態において
は口２２および２４の間に通路が形成される。エ
ンジンの温度がたとえば51.67℃（125〓）まで上
昇すれば、バイメタル部材１１０はスナツプ動作
をして逆皿形を呈し、それによつて第１弁プラグ
部材５６は第１弁座５０から離れ、かつ第２弁プ
ラグ部材５６は第２弁座５２の方に近ずくが係合
はしない。この状態においては口１８と２０およ
び２２と２４との間に通路が形成されるが、これ
ら二つの通路は連通しない。次にエンジンの温度
がたとえば65.56℃（150〓）まで上昇すれば、バ
イメタル部材１１２は弾発して第４図に示される
如き逆皿状形を呈し、それによつて第１弁プラグ
部材５６を頂部空洞部分７２内においてさらに下
方に動かし、かつ第２弁プラグ部材５８を第２弁
座５２と係合させる。この状態においては口１
８，２０間だけに通路が形成される。

典型的な自動車排気ガス制御装置においては、
前記両部材１１０，１１２のスナツプ動作温度は
弁が受ける平均作動温度以下である。この温度が
弁切換温度を越えれば、バイメタルはスナツプ動
作後のクリープを続け、それによつて弁プラグ部
材にさらに大きな力を加える。弁エラストマ材料
の圧縮永久ひずみおよびバイメタル部材の過大応
力を避けるために、波形ばね１１４が設けられ、
所定の大きさの力において該ばねがたわむことに
より、力のある部分を吸収するようになつてい
る。

本発明においては密封部材４８を備えた弁切換
装置４４の使用によつて運転中、または確実な運
動を行うために必要な切換作業を行う時に前記通
路間に交差通気の起るのを避けることができる。
前記密封部材は頂部空洞部分を底部空洞部分から
分離すると共に、弁の切換を十分に行わせるよう
になつている。なお弁の試験は最終的に第１弁胴
部分を第２弁胴部分に組立てる前に行うことがで
き、かつ弁の校正も容易に行うことができる。こ
のような特性によつて信頼度の大なるかつ安価な
弁を製造することができる。

第６図は本発明の他の実施例を示すもので、こ
の例においてはバイメタル円板組立体８４の代り
に単一のスナツプ動作円板２００が使用されてい
る。この弁はバイメタル部材の位置が二つだけで
ある（すなわち第１弁プラグ部材が第１弁座と接
触しかつ第２弁プラグ部材が第２弁座から離れる
位置と、第２弁プラグ部材が第２弁座と接触しか
つ第１弁プラグ部材が第１弁座から離れる位置）
と言う以外は前記実施例と同様に作動する。第１
位置は口２２，２４だけを連通せしめ、かつ第２
位置は口１８，２０だけを連通させる。単一の円
板作動部材を使用し、一つの温度において同時切
換を行う頂部弁座および弁プラグ部材配置と同様
に、底部弁座を逆にし、かつその下に底部弁プラ
グ部材を位置決めすることによつて他の多くの変
型を行うことができる。

円板（単数または複数）は弁プラグ部材と同様
に、最初は任意の皿形を呈するように位置決めす
ることができるが、前記実施例はその二つの好適
な実施例を示したものである。前述の特性を有す
る熱応答制御機構において、内部に弁切換装置の
装架された弁胴を有し、該切換装置が交差通気を
発生させることなく、前記弁胴内に装架された少
なくとも一つの熱応答皿形部材の作動に応答して
一つ以上の通路を切換えるようになつた制御機構
も本発明の範囲内に含まれる。

以上本発明の好適な実施例を説明したが、本発
明は特許請求の範囲内において種々の変型を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱応答弁組立体の正面図
である。第２図は第１図に示された弁組立体の部
分的断面図で、上方弁座の閉じた状態を示す。第
３図は第２図と同様な図であるが、上方弁座およ
び下方弁座が共に閉鎖されていない状態を示す。
第４図は第２図と同様な図であるが上方弁座が開
きかつ下方弁座が閉じている状態を示す。第５図
は第２図乃至第４図に示されたバイメタル組立体
の断面図である。第６図は本発明の第２実施例の
部分的断面図である。 図において１０は弁組立体、１２は弁胴、１４
は第１弁部分、１６は第２弁部分、１８は第１
口、２０は第２口、２２は第３口、２４は第４
口、２６，２８，３０，３２は中央孔、３４，３
６，３８，４０はニツプル、４２は主空洞、４４
は弁切換装置、４６はハウジング、４８は密封部
材、５０，５２は弁座、５４は伝達ピン、５６，
５８は弁プラグ部材、６０は偏倚装置、６２は中
央空洞、６３は底部、６４は頂部開口、６６は底
部開口、６８は第１開口、７０は第２開口、７２
は頂部空洞部分、７４は底部空洞部分、７６は外
方リング、７８は中央孔、８０，８２はワイパー
密封部分、８４はバイメタル円板組立体、８６は
外ねじ部分、８８は中央空洞、９０は底部、９２
は支持柱、９４はピン、９６は六角形部分、９８
は壁、１００は肩、１０２は円形突起、１０４は
密封ガスケツト、１０６は切欠き部分、１０８は
ハウジング、１１０は第１バイメタル部材、１１
２は第２バイメタル部材、１１４は波形ばね、１
１６は中央孔である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１及び第２通路を設けた中央空洞を有する
   弁胴と、この弁胴内に配置してあり、それぞれ前
   記第１通路内、前記第２通路内に設置した２つの
   弁座と、バイメタル円板装置および前記中央空洞
   内に配置した弁座密封装置を包含する弁切換装置
   とを包含し、前記バイメタル円板装置が温度変化
   に応答して作動し、前記弁座密封装置を移動させ
   て前記第１及び第２通路の連絡を調整することが
   できる熱応答弁組立体において、前記弁座密封装
   置が、前記２つの弁座にそれぞれ密封的に係合す
   る第１及び第２弁プラグ部材と、前記バイメタル
   円板装置と接触しており、前記バイメタル円板装
   置の作動に応答して動き、前記第１及び第２弁プ
   ラグ部材を動かす運動伝達装置と、前記第１及び
   第２弁プラグ部材間において前記運動伝達装置と
   密封的にかつ摺動自在に係合する密封部材であつ
   て、この運動伝達装置の自由な動きを許し、前記
   バイメタル円板装置の作動に応答して前記第１及
   び第２弁プラグ部材を前記弁座に対して係合、離
   脱させかつこの時前記第１通路を前記第２通路か
   ら隔離したままにしておく密封部材とを備えてい
   ることを特徴とする熱応答弁組立体。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の熱応答弁組立体
   において、前記バイメタル円板装置が２つのバイ
   メタル部材を有するバイメタル円板組立体を包含
   し、これらバイメタル部材がそれぞれ明確に異な
   る温度での温度変化に応答して作動して前記第１
   及び第２弁プラグ部材をそれぞれ前記２つの弁座
   と係合、離脱させ、第１通路においてのみの連通
   あるいは第２通路においてのみの連通あるいは第
   １及び第２両通路における連通を選択できるよう
   にしたことを特徴とする熱応答弁組立体。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の熱応答弁組立体
   において、前記密封部材が少なくとも一つのワイ
   パ密封部分を有している熱応答弁組立体。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の熱応答弁組立体
   において、さらに二つのバイメタル部材の間に位
   置決めされた波形ばねを有している熱応答弁組立
   体。 ５ 一端に位置する第１部分と、他端に位置する
   第２部分とを有し、前記第１部分が第１、第２、
   第３および第４の口を備え、これらの口が流体導
   管に連結されるようになつている弁胴と、前記す
   べての口に連通する中央空洞と、前記弁胴内に画
   定された二つの通路にして、第１通路が前記第１
   口を第２口に接続し、第２通路が前記第３口を第
   ４口に接続するようになつている通路と、前記弁
   胴内に配置された二つの弁座にして、第１弁座が
   前記第１通路内に位置し、かつ第２弁座が前記第
   ２通路内に位置するようになつている弁座と、前
   記第１および第２弁座に対して係合、離脱し、前
   記第２通路だけを連通させたり、前記両通路を連
   通させたり、または前記第１通路だけを連通させ
   たりするようになつている弁切換装置とを有し、
   この弁切換装置がそれぞれ前記第１および第２弁
   座に密封的に係合する第１および第２弁プラグ部
   材と、各個が温度の変化に応答する二つのバイメ
   タル部材を備えたバイタメル組立体にして、これ
   ら二つのバイメタル部材が異なる温度において作
   動し、第１、第２および第３の位置をとり得るよ
   うになつているバイメタル組立体と、このバイメ
   タル組立体の作動に応答して動くことができる運
   動伝達装置であつて、バイメタル組立体が第１の
   位置にあるときのその作動に応答して前記第１弁
   プラグ部材を前記第１弁座と係合させると共に第
   ２弁プラグ部材を第２弁座から分離させ、前記バ
   イメタル組立体が第２位置にあるときにその作動
   に応答して両方の弁プラグ部材を両方の弁座から
   分離させ、前記バイメタル組立体が第３の位置に
   あるときにその作動に応答して第２弁プラグ部材
   を第２弁座と係合させると共に第１弁プラグ部材
   を第１弁座から分離させるようになつている運動
   伝達装置と、この運動伝達装置と密封的にかつ摺
   動自在に係合し、前記第１通路を前記第２通路か
   ら分離するようになつている密封部材とを有して
   おり、さらに前記弁胴の第２部分がエンジンの如
   き物体から熱を導入するようになつている熱伝導
   部分を有し、前記バイメタル部材に対し熱を伝導
   し、前記物体の温度の増減に応答して前記バイメ
   タル部材の温度を増減させるように構成されてい
   る熱応答弁組立体。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の熱応答弁組立体
   において、さらに前記運動伝達装置を偏倚させて
   前記バイメタル組立体と係合させるばねを有して
   いる熱応答組立体。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の熱応答組立体に
   おいて、前記密封部材が少なくとも一つのワイパ
   密封部分を有している熱応答組立体。 ８ 特許請求の範囲第７項記載の熱応答弁組立体
   において、さらに前記２つのバイメタル部材の間
   に位置決めされた波形ばねを有している熱応答組
   立体。 ９ 特許請求の範囲第８項記載の熱応答弁組立体
   において、前記第１および第２弁プラグ部材が全
   体的に円錐形をなす可撓性部材であり、前記第１
   および第２弁座と密封係合するようになつている
   熱応答組立体。 １０ 特許請求の範囲第９項記載の熱応答組立体
   において、前記熱伝導部分が比較的熱伝導度の大
   なる金属材料によつて形成され、前記物体の開口
   と螺合するようになつているねじ部分を有し、前
   記物体および前記バイメタル部材間の熱伝導関係
   を良好にするようになつている熱応答組立体。