(57)【要約】  【課題】  感温物質２７を封入した感温ケース２６の開口側から弾性スプール２８を挿入し、この弾性スプール２８内にロッド２９を挿入し、感温ケース２６の雰囲気温度が上昇すると、弾性スプール２８がロッド２９を押出し、その反力によって弁体３４をバルブシート３０から離間させて開弁動作を行なうようにした応答弁において、とくに弾性スプール２８内への冷却水の侵入を防止し、これによって開弁温度が低下するのを防止する。  【解決手段】  ロッド２９をガイド５０の中心孔５１によって摺動可能に保持するとともに、上に配された下一対のＯリング５２、５３によって中心孔５１とロッド２９との間の隙間をシールするようになし、しかも外側のＯリング５２を水素化ニトリルゴム製のＯリングから構成し、内側のＯリング５３をエチレンプロピレンゴム製のＯリングから構成する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感温物質を封入した感温ケースの開口側から弾性スプールを挿入し、該スプール内にロッドを挿入し、前記感温ケースの雰囲気温度が上昇すると、前記弾性スプールが前記ロッドを押出し、その反力によって弁体をバルブシートから離間させて開弁動作を行なう応答弁において、
前記感温ケースの開口端にガイドを嵌着し、該ガイドの中心部の貫通孔によって前記ロッドを摺動可能に案内し、
前記ガイドの貫通孔と前記ロッドとの間に該ロッドの軸線方向に沿って複数のシール手段を配し、外側のシール手段を高温に強いシール手段とするとともに、内側のシール手段を限界温度範囲が広いシール手段とすることを特徴とする応答弁。
【請求項２】
外側のシール手段が水素化ニトリルゴム製のＯリングであり、内側のシール手段がエチレンプロピレンゴム製のＯリングであることを特徴とする請求項１に記載の応答弁。
【請求項３】
外側のシール手段が少なくとも１６０℃の温度に耐える耐熱性のＯリングであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の応答弁。
【請求項４】
内側のシール手段が耐低温性を有し、少なくとも−４９℃までの温度に耐える耐低温性のＯリングであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の応答弁。
【請求項５】
外側のシール手段と内側のシール手段との間に摺動自在なバックアップリングを嵌着したことを特徴とする請求項１に記載の応答弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は応答弁に係り、とくにケース内に充填された感温物質の膨張によってロッドを押出し、その反力で弁体をバルブシートから離間させるようにした応答弁の該ロッドのシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水冷式エンジンにおいては、エンジンの熱負荷の低減と、エンジンの摩擦低減、および省エネルギ、排気ガス中の有害物質の減少、あるいはクリーン化を目的として、エンジンとラジエタとを管路を介して互いに接続し、エンジンのウォータジャケットに流入する冷却水の温度を制御する方式が採用されている。
【０００３】
このような水冷式のエンジンの冷却装置において、とくにラジエタとバイパス管路との冷却水の切換えのために、構造が簡単であってしかも安価であり、さらに動作が確実等の多くの利点を有することから、ワックスの膨張と固化とを利用したサーモスタット式応答弁が広く利用されている。このようなワックス膨張型熱感応部を備えたサーモスタット式応答弁は、例えば特開昭５１−１３０３６号公報等に開示されている。
【０００４】
このようなワックス膨張型感応部を備えるサーモスタット式応答弁において、とくにワックスを封入した感温ケースのロッドを摺動可能に案内するガイドとロッドの摺動孔との間の部分のシールが十分でないと、上記ガイドとロッドとの間の隙間を通してゴムスプール内に冷却水が侵入することになる。そしてガイドとロッドとの隙間を通してスプールの底部であってロッドを絞出す先端側の部分に水が侵入すると、実質的にロッドの長さが長くなったのと等しくなり、設定温度よりも低い温度で開弁動作が行なわれる。従ってサーモスタット式応答弁の開弁温度が下がることになる。
【０００５】
このように弾性スプール内に冷却水が侵入すると、開弁温度が目標値よりも下がることになる。従ってエンジンの燃費が悪化する等の問題がある。すなわちサーモスタット式応答弁の開弁温度が目標値より下がると、エンジンの定常運転時の温度が下がり、排気ガス中にＨＣやＣＯを多く含むようになり、また燃費が悪化する。
【特許文献１】特開昭５１−１３０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明の課題は、弾性スプール内に冷却水が侵入して開弁温度が目標とする設定値よりも下がるのを防止するようにした応答弁を提供することである。
【０００７】
本願発明の別の課題は、感温ケースの開口端に嵌着されたガイドとその中心孔を摺動自在に貫通するロッドとの間のシール性を改善するようにした応答弁を提供することである。
【０００８】
本願発明の別の課題は、高温雰囲気下においてもなお高い信頼性を有し、とくに高温下においても弾性スプール内へ冷却水が侵入するのが防止されるようにした応答弁を提供することである。
【０００９】
本願発明のさらに別の課題は、耐低温性を有し、低温状態においてもなおかつ弾性スプール内へ冷却水が侵入することを防止するようにした応答弁を提供することである。
【００１０】
上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想およびその実施の形態によって明らかにされよう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の主要な発明は、感温物質を封入した感温ケースの開口側から弾性スプールを挿入し、該スプール内にロッドを挿入し、前記感温ケースの雰囲気温度が上昇すると、前記弾性スプールが前記ロッドを押出し、その反力によって弁体をバルブシートから離間させて開弁動作を行なう応答弁において、
前記感温ケースの開口端にガイドを嵌着し、該ガイドの中心部の貫通孔によって前記ロッドを摺動可能に案内し、
前記ガイドの貫通孔と前記ロッドとの間に該ロッドの軸線方向に沿って複数のシール手段を配し、外側のシール手段を高温に強いシール手段とするとともに、内側のシール手段を限界温度範囲が広いシール手段とすることを特徴とする応答弁に関するものである。
【００１２】
ここで外側のシール手段が水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）製のＯリングであり、内側のシール手段がエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）製のＯリングであってよい。また外側のシール手段が少なくとも１６０℃の温度に耐える耐熱性のＯリングであってよい。また内側のシール手段が耐低温性を有し、少なくとも−４９℃までの温度に耐える耐低温性のＯリングであってよい。また外側のシール手段と内側のシール手段との間に摺動自在なバックアップリングを嵌着してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本願の主要な発明は、感温物質を封入した感温ケースの開口側から弾性スプールを挿入し、該スプール内にロッドを挿入し、感温ケースの雰囲気温度が上昇すると、弾性スプールがロッドを押出し、その反力によって弁体をバルブシートから離間させて開弁動作を行なう応答弁において、感温ケースの開口端にガイドを嵌着し、該ガイドの中心部の貫通孔によってロッドを摺動可能に案内し、ガイドの貫通孔とロッドとの間に該ロッドの軸線方向に沿って複数のシール手段を配し、外側のシール手段を高温に強いシール手段とするとともに、内側のシール手段を限界温度範囲が広いシール手段とするようにしたものである。
【００１４】
従ってこのような応答弁のシール構造によれば、高温に強い外側のシール手段と限界温度が広い内側のシール手段とによって、ガイドとロッドとの間をより完全にシールすることが可能になり、このために弾性スプール内への冷却水の侵入が防止される。従って冷却水の侵入に伴う開弁温度の設定値に対する低下が防止され、予め設定された温度で開弁動作を行なう信頼性の高い応答弁が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。図１および図２はサーモスタット式応答弁１５を用いたエンジンの冷却装置の概要を示すものであって、エンジン１０とラジエタ１１とは主冷却管路Ａ、Ｂを介して接続されるとともに、ラジエタ１１の出口側は戻し管路Ｃ、Ｅ、Ｆを介してエンジン１０のウォータジャケットに接続される。そして管路Ｃ、Ｅの接続点にバイパス管路Ｄが接続されるとともに、これら３つの管路Ｃ、Ｄ、Ｅの交差位置にサーモスタット式応答弁１５が接続される。また上記ラジエタ１１は熱交換器を構成し、冷却ファン１３によって内部を循環する冷却水を冷却するようにしている。またサーモスタット式応答弁１５の下流側にはウォータポンプ１２が接続され、これによって冷却水を強制的に循環させるようにしている。
【００１６】
このように本実施の形態のエンジンの冷却装置は、水冷エンジン１０を冷却するためのものであって、ラジエタ１１と、冷却ファン１３と、ウォータポンプ１２と、暖機運転時に冷却水がバイパスするバイパス管路Ｄとから構成され、ラジエタ１１とエンジン１０のウォータポンプ１２とバイパス管路Ｄとの交差位置にサーモスタット式応答弁１５が接続されるようになっている。
【００１７】
次に上記サーモスタット式応答弁１５の構成を図３および図４によって説明する。サーモスタット式応答弁はとくに図３に示すようにほぼＵ字状に屈曲したフレーム２５を備え、このフレーム２５の内側に感温ケース２６が配されている。ケース２６には図５に示すようにワックス等の感温物質２７が充填されるとともに、スプール２８が挿入されている。そしてスプール２８内にロッド２９の下端部が挿入される。ロッド２９の上端はフランジ３０のブリッジ３１の凹部３２によって受けられる。
【００１８】
ケース２６の上端にはほぼ円板状をなす支持体３３が設けられ、この支持体３３の外周部にゴム製の弁体３４が装着される。また支持体３３とケース２６との間には圧縮コイルばね３５が配される。
【００１９】
また上記ケース２６の下端にはロッド３６が突設されるとともに、外周部に錐状ばね３７が介装される。このばね３７がロッド３６に摺動可能に支持されている弁体３８を下方に押圧するようになっている。弁体３４は図３に示すアウトレットハウジング４２の入口３９を閉じるようになっている。
【００２０】
このようなサーモスタット式応答弁は図３に示すように、上下一対のハウジング４１、４２の接合部に上記フランジ３０の部分で取付けられるようになっている。しかもこのような取付けの際に、アダプタリング４３が用いられるようになっている。
【００２１】
次にこのようなサーモスタット式応答弁の切換え動作を説明する。冷却水の温度が低い場合には、図３に示すようにケース２６内の感温物質２７が固化しており、このためにスプール２８はロッド２９を絞り出すことがなく、このために圧縮コイルばね３５によって支持体３３の外周側の弁体３４がフランジ３０の下面の弁座に圧着されてラジエタ１１からの流路を閉塞する。従って冷却水はバイパス管路Ｄから入口３９を通してアウトレットハウジング４２内に流入し、ウォータポンプ１２側へ流動する。
【００２２】
冷却水の温度が上昇すると、ケース２６内の感温物質２７が流動化し、これによってスプール２８がロッド２９を押出す。従ってロッド２９はブリッジ３１の凹部３２に当接するとともに、その反力によってケース２６および支持体３３を介して弁体３４を圧縮コイルばね３５に抗して下方に移動させる。従ってこのサーモスタット式応答弁が開弁する。従ってラジエタ１１からインレットハウジング４１内に冷却水が流動し、この冷却水がバイパス管路Ｄから入口３９を通して入ってきた冷却水と混合されてウォータポンプ１２側へ流動する。
【００２３】
冷却水の温度が上昇するのに従ってこのサーモスタット式応答弁の開度が増大するとともに、弁体３８と入口３９との間の隙間が次第に小さくなり、これによってバイパス管路Ｄを還流する冷却水の量が減少し、ラジエタ１１によって冷却された冷却水がウォータポンプ１２側へ流れることになる。
【００２４】
次にこのような応答弁の弾性スプール２８内へ冷却水が侵入するのを防止するシール構造について説明する。図５に示すように感温ケース２６の開口端にはガイド５０が嵌着されている。ガイド５０はその軸線方向に貫通する中心孔５１を備え、この中心孔５１によってロッド２９が摺動可能に保持される。そしてロッド２９は上下一対のＯリング５２、５３によって摺動可能にシールされるとともに、Ｏリング５２、５３間にバックアップリング５９が介在される。またロッド２９はテフロン(登録商標)製の断面が矩形のガイドリング５４によって案内されるようになっている。そして上記ガイド５０の大径部５７が感温ケース２６の嵌着部５８内に加締められて嵌着されている。
【００２５】
ここでとくに上下一対のＯリング５２、５３の内の図５中上側であって弾性スプール２８に対して外側に位置するＯリング５２は、耐熱性を有し、高温状態でなお高い信頼性を発揮する水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）製のＯリングによって構成される。このＯリングは耐熱温度が１６０〜１８０℃の値であってしかも高い耐アルコール性と耐油性とを有している。とくに水素化ニトリルゴム製のＯリング５２が耐アルコール性を有しているために、エチレングリコールを溶解した冷却水（不凍液）によって劣化することがない。
【００２６】
これに対して図５中下側に位置する内側のＯリング５３は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）製のＯリングから構成されている。エチレンプロピレンゴム製のＯリングはとくに温度限界範囲が広いことが特徴であって、しかも耐低温性を有している。すなわち本実施の形態に係るＯリング５３はＴＲ１０（予め与えた歪が１０％回復したときの温度）が−４９℃の値を示すゴムから構成されており、極めて高い低温限界性を有している。またこのＯリング５３は高い耐薬品性を有しているために、弾性スプール２８とロッド２９との間に介在されるワックスによる劣化が防止される。
【００２７】
また上下のＯリング５２、５３間に配されるバックアップリング５９は、金属または樹脂によって作られており、図６に拡大して示すように、ロッド２９およびガイド５０に対して摺動自在に取付けられる。そしてバックアップリング５９は、外側のＯリング５２が冷却水の圧力を受けると、この圧力を内側のＯリング５３に伝達する。一般にラジエタ１１内の圧力が１０８ｋＰａ（１．１ｋｇ／ｃｍ２  ）の水圧を有しており、このような冷却水の圧力をまず外側のＯリング５２が受け、この冷却水の圧力によってＯリング５２がバックアップリング５９をロッド２９に沿って軸線方向下方に押圧する。そして内側のＯリング５３は、バックアップリング５９によって押されて変形し、この変形によってロッド２９との間でのシール圧を高めることになり、より完全なシール性を達成できる。
【００２８】
以上のように本実施の形態に係る応答弁は、ロッド２９とこのロッド２９が貫通する中心孔５１を備えるガイド５０との間のシールを上下一対のＯリング５２、５３によって行なうようにし、しかも外側のＯリング５２を高温に強い水素化ニトリルゴム製のＯリングから構成し、内側のＯリング５３を温度限界範囲が広くしかも耐低温性を有するエチレンプロピレンゴム製のＯリングから構成している。またＯリング５２、５３間に介在するようにバックアップリング５９を設け、温度的要因以外に機構的要因によってシール性を向上させている。従ってこのような構成によれば、上下に配された一対のＯリング５２、５３によるシール構造とバックアップリング５９の作用とによって弾性スプール２８内への冷却水の侵入が確実に防止される。一般に弾性スプール２８内に冷却水が侵入すると、ロッド２９が長くなったのと等価の状態になり、このためにロッド２９が突出して開弁動作を行なう温度が低くなるように変化する。しかるに一対のＯリング５２、５３によって確実なシールを行なっているために、弾性スプール２８内に冷却水が侵入することを防止し、開弁温度が設定温度からずれることが防止される。
【００２９】
しかも上下に配された一対のＯリング５２、５３の内の外側のＯリング５２が高温に強いＯリングから構成され、内側のＯリング５３が温度限界範囲が広くしかも耐低温性に優れたＯリングから構成されている。従って使用する温度が変化しても、なお確実にシール動作が行なわれる。従って冷却水の温度変化にかかわらず、シール性が損われることがなく、また両Ｏリング５２、５３間に設けたバックアップリング５９の作用によって冷却システム内圧を利用してシール性を向上することができる。よって環境変化に対する信頼性が非常に高い応答弁を提供できるようになる。
【００３０】
以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願に含まれる発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば感温ケース２６とガイド５０との嵌合構造や一対のＯリング５２、５３、バックアップリング５９とガイドリング５４との組合わせ等については、各種の設計変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本願発明は水冷式の各種の内燃機関から成るエンジンの冷却装置に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】エンジンの冷却装置の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】同冷却装置の配管図である。
【図３】サーモスタット式応答弁を組込んだハウジングの縦断面図である。
【図４】サーモスタット式応答弁の平面図である。
【図５】感温ケースの構造を示す拡大縦断面図である。
【図６】Ｏリングとバックアップリングの配置を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  エンジン
１１  ラジエタ
１２  ウォータポンプ
１３  冷却ファン
１５  サーモスタット式応答弁
２５  フレーム
２６  感温ケース
２７  ワックス（感温物質）
２８  弾性スプール
２９  ロッド
３０  フランジ（弁座）
３１  ブリッジ
３２  凹部
３３  支持体
３４  弁体
３５  圧縮コイルばね
３６  ロッド
３７  錐状ばね
３８  弁体
３９  入口
４１  インレットハウジング
４２  アウトレットハウジング
４３  アダプタリング
５０  ガイド
５１  中心孔
５２  Ｏリング（外）
５３  Ｏリング（内）
５４  ガイドリング
５７  大径部
５８  嵌着部
５９  バックアップリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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