(57)【要約】【課題】  構造が簡単でありながら、サーモエレメントとケーシングとの間を確実に密封可能であり、かつ、サーモエレメントにおける感温応答性の向上および軽量化を図ることができるサーモエレメントのシール構造を提供する。【解決手段】  循環流路Ｌを流通する冷媒の温度に応じて熱膨張体を体積変化させ、冷媒の流量を制御するサーモエレメントＸと、サーモエレメントＸを内部に保持するケーシングＹと、サーモエレメントＸの外周に亘って装着され、サーモエレメントＸとケーシングＹとの間を密封する弾性シール部材Ｚと、を有するサーモエレメントのシール構造において、サーモエレメントＸをケーシングＹに保持したとき、サーモエレメントＸの挿入方向で弾性シール部材Ｚと当接可能な複数の面Ａ，Ｂを設け、少なくとも一つの面がサーモエレメントＸとは異なる部材に設けてある。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環流路を流通する冷媒の温度に応じて熱膨張体を体積変化させ、前記冷媒の流量を制御するサーモエレメントと、
前記サーモエレメントを内部に保持するケーシングと、
前記サーモエレメントの外周に亘って装着され、前記サーモエレメントと前記ケーシングとの間を密封する弾性シール部材と、を有するサーモエレメントのシール構造において、
前記サーモエレメントを前記ケーシングに保持したとき、前記サーモエレメントの挿入方向で前記弾性シール部材と当接可能な複数の面を設け、少なくとも一つの面が前記サーモエレメントとは異なる部材に設けてあるサーモエレメントのシール構造。
【請求項２】
前記複数の面のうち、挿入方向奥側に位置する面を前記ケーシングに設けてある請求項１に記載のサーモエレメントのシール構造。
【請求項３】
前記サーモエレメントを挿通した状態に配置した環状部材を設け、前記複数の面のうち、少なくとも一つの面を前記環状部材に設けてある請求項１に記載のサーモエレメントのシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環流路を流通する冷媒の温度に応じて熱膨張体を体積変化させ、前記冷媒の流量を制御するサーモエレメントと、前記サーモエレメントを内部に保持するケーシングと、前記サーモエレメントの外周に亘って装着され、前記サーモエレメントと前記ケーシングとの間を密封する弾性シール部材と、を有するサーモエレメントのシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における冷却装置等に配置されるサーモスタット装置は、冷却装置の循環流路を流通する冷媒の温度変化に応じて体積変化する熱膨張体を内蔵するサーモエレメントを備える。この熱膨張体の体積変化によりバルブの開閉を行うことにより冷媒の流量を制御し、内燃機関を所定の温度範囲に保持する機能を有する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、エンジンの冷却装置に設けてあるサーモスタット装置が開示してある。
このサーモスタット装置は、熱膨張体を加熱する加熱手段を端部に設けたサーモエレメントを備える。そして、この加熱手段は、サーモエレメントをケーシングに挿入しつつ、サーモエレメントとケーシングとで挟持してある。また、サーモエレメントとケーシングとの間は、弾性シール部材により密封してある。このように弾性シール部材を設けることにより、前記加熱手段と接続する端子が、冷媒と接触するのを防止している。
【０００４】
弾性シール部材は、例えばサーモエレメントの周方向の外周に亘って装着するゴム製Ｏリング等である。この弾性シール部材は、略円筒状のサーモエレメントの外周において周方向に設けた溝部に装着してある。この状態で、サーモエレメントをケーシングの所定箇所に挿入したとき、弾性シール部材はサーモエレメントとケーシングとに密着し、止水効果を発揮する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３２５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来のサーモエレメントをケーシングに保持させるときには、弾性シール部材をサーモエレメントに装着する必要がある。例えば、サーモエレメントの表面に、一定の間隔を空けて対向するフランジを周方向に形成し、これらフランジ間に形成される溝部に弾性シール部材を装着する。
通常、弾性シール部材は、サーモエレメントに装着した際に、サーモエレメントと密着するように直径が設計してある。そのため、弾性シール部材の内径は、サーモエレメントの外径より小さい。従って、弾性シール部材をサーモエレメントの溝部へ装着するときには、フランジを乗り越えるため、弾性シール部材を拡径する必要がある。このとき、弾性シール部材を拡径する器具が必要となる等、装着の手間を要する。さらに、当該拡径時に弾性シール部材を損傷する虞があった。
【０００７】
また、サーモエレメントは、例えば、真鍮を材料として鍛造工法により成形される。そして、その後、表面の溝部等は切削加工により形成される。このため、サーモエレメントの製造に際して、加工工数及び製造コストが増大していた。
【０００８】
一方、加熱手段によって熱膨張体を加熱する場合、サーモエレメントは、加熱手段による熱膨張体の感温応答性が優れた構成であれば望ましい。
さらに、サーモエレメントを設けた冷却装置は、自動車等に備える場合があることから、できるだけ軽量な構成であるのが望ましい。
【０００９】
従って、本発明の目的は、構造が簡単でありながら、サーモエレメントとケーシングとの間を確実に密封可能であり、かつ、サーモエレメントにおける感温応答性の向上および軽量化を図ることができるサーモエレメントのシール構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るサーモエレメントのシール構造は、循環流路を流通する冷媒の温度に応じて熱膨張体を体積変化させ、前記冷媒の流量を制御するサーモエレメントと、前記サーモエレメントを内部に保持するケーシングと、前記サーモエレメントの外周に亘って装着され、前記サーモエレメントと前記ケーシングとの間を密封する弾性シール部材と、を有するサーモエレメントのシール構造であって、その第一特徴構成は、前記サーモエレメントを前記ケーシングに保持したとき、前記サーモエレメントの挿入方向で前記弾性シール部材と当接可能な複数の面を設け、少なくとも一つの面が前記サーモエレメントとは異なる部材に設けてある点にある。
【００１１】
上記第一特徴構成のように、弾性シール部材と当接可能な少なくとも一つの面をサーモエレメントとは異なる部材に設けると、従来のサーモエレメントのように、溝部を形成する必要がない。そのため、構造が簡単なサーモエレメントを得ることができる。
【００１２】
例えば、サーモエレメントの挿入方向で弾性シール部材と当接可能な面を二つ設けた場合、一方の面をケーシングに設け、他方の面をサーモエレメントに設けて、対向する各面がそれぞれ弾性シール部材に当接可能に設けることができる。また、各面がそれぞれ弾性シール部材に当接可能な状態となるよう、両方の面をケーシングに設けることができる。
本構成であれば、サーモエレメントをケーシングに保持したとき、弾性シール部材は、当該面によりサーモエレメントの軸方向位置の移動が規制され、弾性シール部材の位置ずれが防止でき、弾性シール部材の密着性を維持することができる。
尚、本構成において、弾性シール部材と「当接可能な面」とは、サーモエレメントの挿入方向に沿って弾性シール部材に当接力を付与し得る面のことを指す。一方、弾性シール部材により、サーモエレメントとケーシングとの間を密封する面は、前記「当接可能な面」であってもよい。また、弾性シール部材をサーモエレメントとケーシングとの間で、サーモエレメントの径方向に挟持するように、サーモエレメントとケーシングとに形成した面であってもよい。
【００１３】
さらに、上述したように、構造が簡単なサーモエレメントを得ることができることから、サーモエレメントの製造コストを抑制できる。
【００１４】
また、本構成であれば、サーモエレメントの外径よりやや小さな内径を有する弾性シール部材を用いた場合でも、この弾性シール部材を過度に拡径する必要がなく、サーモエレメントへの装着作業が容易である。このため、弾性シール部材を拡径するための拡径器具等は必要なく、さらに、拡径に伴う弾性シール部材の損傷の虞も殆どない。
【００１５】
一方、サーモエレメントは、循環流路を流通する冷媒の温度に応じて体積変化する熱膨張体を備える。冷媒の温度変化に対して体積変化が鋭敏であるほど、感温応答性の優れたサーモエレメントとなる。そのためには、例えばサーモエレメント自体の熱容量が少ないほど好ましい。
本構成のサーモエレメントは、弾性シール部材と当接可能な少なくとも一つの面が前記サーモエレメントとは異なる部材に設けてある。そのため、弾性シール部材と当接可能な少なくとも一つの面を形成する必要がなく、その分だけ、サーモエレメント自体の熱容量を小さくすることができる。この結果、感温応答性の優れたサーモエレメントを得ることができる。
さらに、弾性シール部材と当接可能な少なくとも一つの面を形成する必要がないため、サーモエレメント自体の容積が減少し、サーモエレメントの感温応答性および軽量化を図ることができる。
【００１６】
本発明に係るサーモエレメントのシール構造の第二特徴構成は、前記複数の面のうち、挿入方向奥側に位置する面を前記ケーシングに設けた点にある。
【００１７】
上記第二特徴構成によれば、ケーシングに設けてある面によって、挿入されるサーモエレメントに装着した弾性シール部材を受け止めることができる。
これにより、弾性シール部材を装着したサーモエレメントを、単にケーシングの所定位置に挿入するだけで、ケーシングに設けた挿入方向奥側の面に弾性シール部材を当接させることができる。
【００１８】
本発明に係るサーモエレメントのシール構造の第三特徴構成は、前記サーモエレメントを挿通した状態に配置した環状部材を設け、前記複数の面のうち、少なくとも一つの面を前記環状部材に設けた点にある。
【００１９】
上記第三特徴構成によれば、サーモエレメントやケーシングとは別体の環状部材と弾性シール部材とを当接させることができる。
環状部材を適用することで、例えば、サーモエレメントに、弾性シール部材と当接させるフランジ部を形成する必要がない。これにより、サーモエレメント製造の簡略化および低コスト化がより顕著に達成できる。さらに、フランジ部が形成されないことで、サーモエレメントの感温応答性および軽量化を更に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明のサーモエレメントのシール構造は、例えば内燃機関の冷却装置に設けてあるサーモスタット装置に適用される。本実施形態では、内燃機関として車載エンジンの場合を例示する。
【００２１】
図１に示すように、エンジン冷却装置は、ラジエータ２、サーモスタット装置３、エンジン４に駆動される機械駆動式のウォータポンプＰ等を備えている。
図２〜３に示すように、サーモスタット装置３は、冷却装置の循環流路Ｌを流通する冷媒の温度に応じて動作するサーモエレメントＸを備える。当該サーモエレメントＸには、冷媒の温度に応じて体積変化する熱膨張体が内蔵してある。そして、熱膨張体の体積変化によりバルブ２０の開閉を行い、冷媒の流量を制御して冷媒及びエンジン４を所定の温度範囲に保持する機能を有する。尚、本実施形態では冷媒として冷却水を用いた例を示すが、勿論これに限られるものではない。
さらに、サーモスタット装置３は、サーモエレメントＸを内部に保持するケーシングＹと、サーモエレメントＸの外周に亘って装着され、サーモエレメントＸとケーシングＹとの間を密封する弾性シール部材Ｚとを設けてある。
【００２２】
サーモエレメントＸには、略円筒状の感温部１０が設けてある。感温部１０内には熱膨張体であるワックス１０ａが内蔵してある。熱膨張体は、冷却水の温度に応じて膨張・収縮可能である。
本実施形態では、冷却水の温度が感温部に直接伝わる構成となっている。さらに、循環流路Ｌの内部に設けた温度計６により冷却水の温度を測定し、この測定結果に基づき、加熱手段であるヒータＨにより、感温部内のワックス１０ａを加熱してワックス１０ａの体積を変化させることが可能である。ヒータＨは、サーモエレメントＸの端部に設けてある。
即ち、感温部１０内のワックス１０ａに対して、冷却水およびヒータＨによって熱量の授受を行うことができる。
【００２３】
また、サーモエレメントＸには、ワックス１０ａの体積変化により、棒状のピストン１１が円筒状のガイド部１２から出退可能に設けてある。ピストン１１の先端部には、棒状をなすメインシャフト１３が、ピストン１１の出退方向に沿って移動可能に接続してある。メインシャフト１３の基端側には、ピストン１１の軸芯方向から見て円形状のバルブ２０が設けてある。サーモエレメントＸは、例えば、真鍮で形成する等、熱伝導性の優れた金属材料を用いると良い。
【００２４】
ケーシングＹは、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の耐熱性・耐水性のプラスチック等で形成してある。尚、ケーシングＹは金属等によって形成することも可能である。ケーシングＹの外側部にはコネクタ接続部３０が形成してある。コネクタ接続部３０は、サーモエレメントＸのワックス１０ａを強制的に加熱するヒータＨに電源供給を行うために使用される。
【００２５】
図２〜３には、ケーシングＹの外形を一部材で構成する態様を示している。このとき、ケーシングＹの内側には、サーモエレメントＸを支持する支持部材６０を設ける。この支持部材６０には、サーモエレメントＸのガイド部１２を連通させる通孔６１が形成してある。
サーモエレメントＸと支持部材６０とに亘って、サーモエレメントＸのガイド部１２を囲繞するバネ部材１４を設ける。このバネ部材１４の一端側を支持部材６０で保持し、他端側をサーモエレメントＸで保持することで、サーモエレメントＸは、バネ部材１４によってサーモエレメントＸの挿入方向に付勢される。これにより、サーモエレメントＸがケーシングＹに確実に保持されると共に、サーモエレメントＸの端部とヒータＨとを確実に当接させることができる。さらに、ヒータＨに対する電極４２ａの当接程度も高まる。
【００２６】
一方、ケーシングＹは、図４〜５に示すように、二つのケーシング部材Ｙ１〜Ｙ２を組み合わせて構成してもよい。
【００２７】
弾性シール部材Ｚは、サーモエレメントＸの外周に亘って装着され、サーモエレメントＸとケーシングＹとの間を密封する。この弾性シール部材Ｚは、サーモエレメントＸの端部に付設してあるヒータＨに通電する端子４０ａ〜４０ｂが冷却水と接触しないように止水するために設けてある。
弾性シール部材Ｚは、例えば、ゴム製のＯリング等を用いる。ただし、ガスケット等のように、サーモエレメントＸ或いはケーシングＹと密着して止水効果を奏するシーリング材であれば、何れの材料を用いてもよい。
【００２８】
尚、サーモエレメントＸの端部と接触する端子４０ａは、ヒータＨと端子４０ａとを確実に接触させるために、凸部を複数箇所設けてある。さらに、当該凸部を設けることで空間が形成されるが、この空間によりヒータＨの熱が過度にケーシングＹに伝わるのを防止できる。
【００２９】
このようなサーモスタット装置３による冷媒の流量制御について、以下に概説する。
まず、エンジン４の始動直後にエンジン４の暖機が行われる。このとき、冷却水はウォータポンプＰのポンプ圧により循環経路Ｌを流通する。しかし、冷却水の水温が低い間は、サーモスタット装置３のバルブ２０は閉状態であるため、エンジン４を通過した冷却水はラジエータ２を通過しない。
そして、エンジン４が十分に暖まると、冷却水の温度に応じて、感温部１０の内部のワックス１０ａが膨張する。これに伴い、サーモエレメントＸのピストン１１がガイド部１２より突出し、バルブ２０が開状態となる。その結果、冷却水がラジエータ２に流れ、冷却ファンの送風等によって冷却される。
そして、冷却水の水温がさらに上昇すると、バルブ２０の開度も大きくなり、ラジエータ２を通過する冷却水の流量も増加して、冷却水は所定の温度に保持される。
【００３０】
本実施形態では、上述したサーモスタット装置３において、サーモエレメントＸのシール構造を以下のよう構成する。
即ち、サーモエレメントＸのシール構造は、サーモエレメントＸをケーシングＹに保持したとき、サーモエレメントＸの挿入方向で弾性シール部材Ｚと当接可能な二つの面Ａ，Ｂを設けてあり、少なくとも一つの面がサーモエレメントＸとは異なる部材に設けてある。
例えば、図２〜４には、一方の面ＡをケーシングＹに設け、他方の面ＢをサーモエレメントＸに設ける場合を例示してある。また、図５には、弾性シール部材Ｚと当接可能な面Ａ，Ｂを、ケーシングＹおよび環状部材５０に各別に設ける場合を例示してある。これについては後述する。
さらに、図示しないが、例えば、ケーシングＹの内面に、弾性シール部材Ｚを嵌め込むことができる溝部を構成する等して、両方の面Ａ，ＢをケーシングＹに設けることが可能である。
【００３１】
以下に、二つの面を、サーモエレメントＸとケーシングＹとに設けた場合について説明する（図２〜４参照）。
【００３２】
サーモエレメントＸ側の面Ｂは、サーモエレメントＸの外周から突出した単一のフランジ１５の表面のうち、サーモエレメントＸの挿入方向側（図３参照）の面に形成してある。一方、ケーシングＹ側の面Ａは、面Ｂと対向する状態にケーシングＹの表面に形成してある。
【００３３】
弾性シール部材Ｚは、サーモエレメントＸの外周表面と密着させるため、サーモエレメントＸの外径よりやや小さな内径を有するものを用いる。弾性シール部材Ｚは、ケーシングＹへの挿入方向側（図３において右側）からサーモエレメントＸに挿通させるだけで、装着できる。つまり、弾性シール部材Ｚを過度に拡径する必要がないため拡径器具等は必要なく、さらに、拡径に伴う弾性シール部材Ｚの損傷の虞も殆どない。
【００３４】
このように弾性シール部材Ｚを装着したサーモエレメントＸを、ケーシングＹの所定位置に挿入することにより、弾性シール部材ＺをケーシングＹ側とサーモエレメントＸ側とに設けた二つの面により容易に当接保持することができる。
【００３５】
そのため、サーモエレメントＸをケーシングＹに保持したとき、弾性シール部材Ｚは、当該面Ａ，ＢによりサーモエレメントＸの軸方向位置の移動が規制される。これにより、弾性シール部材Ｚの位置ずれが防止でき、弾性シール部材Ｚの密着性を維持することができる。
【００３６】
本実施形態では、サーモエレメントＸの挿入方向で対向するようにケーシングＹとサーモエレメントＸとに設けた二つの面Ａ,Ｂが、弾性シール部材Ｚに密接すると共に、ケーシングＹとサーモエレメントＸとによってサーモエレメントの径方向に弾性シール部材Ｚを挟持する構成を示している。
ただし、ケーシングＹとサーモエレメントＸとを密封する方向、つまり、弾性シール部材Ｚに密封効果を発揮させるために弾性シール部材Ｚを主に押圧する方向は、サーモエレメントＸの挿入方向に沿う方向であっても良いし、前記挿入方向に直行する方向であっても良い。要するに、本発明のシール構造では、ケーシングＹとサーモエレメントＸとを密封する機能は何れの面どうしの間に構成しても良く、このような密封機能を発揮する位置に弾性シール部材Ｚを固定配置するための面を、サーモエレメントＸの挿入方向に沿って設けることが重要である。
【００３７】
本構成のサーモエレメントＸは、弾性シール部材Ｚと当接する少なくとも一つの面がサーモエレメントＸとは異なる部材に設けてある。そのため、弾性シール部材Ｚと当接する少なくとも一つの面を形成する必要がなく、その分だけ、サーモエレメントＸ自体の熱容量を小さくすることができる。この結果、感温応答性の優れたサーモエレメントを得ることができる。
さらに、サーモエレメントＸ自体の容積が減少することで、サーモエレメントＸの熱容量低減および軽量化を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態は、二つの面のうち、挿入方向奥側に位置する面ＡをケーシングＹに設けてある。
この構成では、面Ａは、挿入されるサーモエレメントＸに装着した弾性シール部材Ｚと対向する。よって、弾性シール部材Ｚを装着したサーモエレメントＸを、単にケーシングＹの所定位置に挿入するだけで、弾性シール部材Ｚを面Ａに当接可能にすることができる。
【００３９】
一方、図５においては、面を環状部材５０に設ける構成とした。
即ち、サーモエレメントＸを挿通した状態に環状部材５０を配置する。
この環状部材５０は、二つのケーシング部材Ｙ１〜Ｙ２によって挟持される。
【００４０】
この態様では、単一の環状部材５０を設け、この環状部材５０におけるサーモエレメントＸの挿入方向側の表面に面Ｂを設けてある。このとき、他方の面ＡはケーシングＹに設ける。
【００４１】
この構成では、環状部材５０を適用することで、例えば、サーモエレメントＸに、弾性シール部材Ｚと当接させるフランジ部を形成する必要がない。これにより、サーモエレメントＸ製造の簡略化および低コスト化がより顕著に達成できる。さらに、フランジ部が形成されないことで、サーモエレメントＸの軽量化および感温応答性を更に向上させることができる。
尚、環状部材５０は、耐熱プラスチック材料、或いは、金属材料を用いて形成することが可能である。
【００４２】
〔別実施の形態１〕
本発明のシール構造は、図６に示したように、弾性シール部材Ｚと当接可能な面を備えた環状部材と、サーモエレメントＸを支持する支持部材とを一体形成した固定部材７０を用いることができる。
この固定部材７０は、サーモエレメントＸの挿入方向側の端部に、弾性部材Ｚと接触する面Ｂが形成してある。そして、他端部には、サーモエレメントＸのガイド部１２を連通させる通孔７１が形成してある。
本構成では、サーモエレメントＸやケーシングＹとは別体の環状部材を、他の部材（支持部材）と一体化することができるため、部品数が減少し、組み付けが容易となる。
【００４３】
〔別実施の形態２〕
図７に示したように、三つの面が弾性シール部材と接触する態様とすることができる。
例えば、単一のフランジ１５をサーモエレメントＸに設ける。そして、二つの面Ａ，Ｂを、それぞれ、フランジ１５におけるサーモエレメントの挿入方向側表面とケーシングＹ２とに設ける。残りの面Ｃは、サーモエレメントＸの外周面に設ける。面Ｂは、面Ａ，Ｃに対して斜めに形成することで、面Ａ，Ｃと対向するように構成してある。
即ち、面Ａ，Ｂは、サーモエレメントＸの挿入方向で弾性シール部材Ｚと当接する面となる。
サーモエレメントＸをケーシングＹ２に取付けるには、弾性シール部材Ｚを装着したサーモエレメントＸをケーシングＹ２の取付け位置に挿入する。さらに、ケーシングＹ１をケーシングＹ２に取付け、サーモエレメントＸのフランジ１５を、両ケーシングＹ１およびＹ２で挟持する。これにより、これら三つの面Ａ，Ｂ、Ｃと弾性シール部材Ｚとが当接し、弾性シール部材Ｚは、当該面Ａ，ＢによりサーモエレメントＸの軸方向位置の移動が規制される。
【００４４】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の冷却装置に配置されるサーモスタット装置におけるシール構造として適用できる。さらに、その他の産業機械、或いは、家庭用機器等に配置されるサーモスタット装置におけるシール構造としても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】エンジン冷却装置の概略図
【図２】本発明のサーモスタット装置の概略図
【図３】サーモエレメントをケーシングに組み付ける態様を示した要部概略図
【図４】ケーシングを二部材としたサーモスタット装置の要部概略図
【図５】環状部材に弾性シール部材と当接可能な面を設けたサーモスタット装置の要部概略図
【図６】環状部材に弾性シール部材と当接可能な面を設けたサーモスタット装置の別実施形態の概略図
【図７】弾性シール部材と密着する三つの面を設けたサーモスタット装置の要部概略図
【符号の説明】
【００４６】
３          サーモスタット装置
５０、５１  環状部材
Ａ，Ｂ      面
Ｈ          ヒータ
Ｌ          循環流路
Ｘ          サーモエレメント
Ｙ          ケーシング
Ｚ          弾性シール部材
【図１】
2006274898.tif 000003
【図２】
2006274898.tif 000004
【図３】
2006274898.tif 000005
【図４】
2006274898.tif 000006
【図５】
2006274898.tif 000007
【図６】
2006274898.tif 000008
【図７】
2006274898.tif 000009