(57)【要約】【課題】冷却水温度の上昇に応じて開弁した後に閉弁するバルブ開度特性を有するサーモスタットを提供すること。【解決手段】サーモケース２１の内周面に、内側に向かって突出するバルブシート２２を設けている。また、エレメントケース２４に、第１バルブ２７および第２バルブ２８を、バルブシート２２に着座可能に固定している。この第１バルブ２７と第２バルブ２８は、バルブシート２２を挟んでエレメントケース２４の進退方向に対向して配置されている。これにより、エレメントケース２４とともに第１バルブ２７および第２バルブ２８が進退動することで、バルブシート２２に対して第１バルブ２７または第２バルブ２８の一方を着座させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと該エンジンで発生した熱を利用する熱利用装置との間で冷却水を循環する熱利用装置水路に設けられるサーモスタットであって、
冷却水を導入する冷却水導入部、および前記冷却水導入部から導入された冷却水を送出する冷却水送出部を有し、冷却水が通過するサーモケースと、
前記サーモケース内に設けられ、冷却水が通過する通過孔を有するバルブシートと、
前記サーモケース内に設けられ、前記サーモケースの一部に当接するとともに冷却水温度が高温になるにつれて突出するピストンを収装し、前記ピストンの突出による反力によって前記冷却水送出部側から前記冷却水導入部側に進動するエレメントケースと、
前記エレメントケースを退動方向に付勢するスプリングと、
前記スプリングの一端部を係止するよう前記サーモケースの内側に突出して形成されたスプリング台座と、
前記バルブシートに着座可能に前記エレメントケースに固定されるとともに前記通過孔を開閉する第１バルブおよび第２バルブと、を備え、
前記第１バルブが前記第２バルブより前記冷却水導入部側に配置されるとともに前記スプリングの他端部を係止し、
前記エレメントケースの進動により、前記第１バルブが前記バルブシートの前記冷却水導入部側に着座して前記通過孔を閉鎖する第１閉塞状態から、前記第１バルブおよび前記第２バルブの両方が前記バルブシートから離れて前記通過孔を開放する開放状態と、前記第２バルブが前記バルブシートの前記冷却水送出部側に着座して前記通過孔を閉鎖する第２閉塞状態と、に順次切り替わることを特徴とするサーモスタット。
【請求項２】
前記第２バルブは、冷却水の通過を許容する小孔を有することを特徴とする請求項１に記載のサーモスタット。
【請求項３】
前記エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環するラジエータ水路と、前記熱利用装置水路と、を備える冷却回路であって、
前記熱利用装置水路に請求項１または請求項２に記載のサーモスタットを設けたことを特徴とする冷却回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水温度の上昇に応じて開弁した後に閉弁するバルブ開度特性を有するサーモスタットとこのサーモスタットを備える冷却回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水冷式エンジンの冷却回路は、エンジンとラジエータとの間を循環するラジエータ水路と、エンジンとヒータコアとの間を循環するヒータ水路とを有している。このような冷却回路は、ラジエータ水路とヒータ水路とで冷却水を共有しており、ヒータ水路を循環する冷却水もエンジンを介してラジエータ水路を循環して冷却されるため、ラジエータ水路にのみサーモスタットが設けられており、ヒータ水路にはサーモスタットが設けられていない。
【０００３】
このため、このような冷却回路では、ラジエータ水路のサーモスタットが閉弁しているときでもヒータ水路を冷却水が常時循環してしまうため、エンジンの暖機完了までに時間を要してしまうという問題がある。
【０００４】
また、エンジンの高回転高負荷時のようにヒータ水路よりもラジエータ水路に多くの冷却水を循環させる必要がある場合であっても、ヒータ水路を冷却水が循環することでラジエータ水路を循環する冷却水量が減ってしまい、ラジエータの冷却能力が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
このような問題に対し、ヒータ水路にも更にサーモスタットを追加することが考えられるが、この場合、暖機完了までの時間を短縮することはできても、エンジンの高回転高負荷時のラジエータの冷却能力を向上することはできない。すなわち、ヒータ水路に追加するサーモスタットには、冷却水温度の上昇に伴って冷却水を増加させた後に減少させるようなバルブ開度特性が要求される。
【０００６】
ここで、従来、ラジエータ水路とヒータ水路との合流部に設けられるサーモスタットであって、ラジエータ水路用の第１バルブとヒータ水路用の第２バルブとを備え、冷却水温度の上昇に伴って冷却水を増加させた後に減少させるようなバルブ開度特性を第２バルブに持たせたものが知られている（特許文献１参照）。このサーモスタットは、２つのバルブシートと２つのスプリングにより第２バルブを開閉させることで、上記のようなバルブ開度特性を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１６１７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のサーモスタットは、２つのバルブシートと２つのスプリングを用いているため、構造が複雑化してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構造でありながら冷却水温度の上昇に応じて開弁した後に閉弁するバルブ開度特性を持つサーモスタットとこのサーモスタットを備える冷却回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第１の態様は、エンジンと該エンジンで発生した熱を利用する熱利用装置との間で冷却水を循環する熱利用装置水路に設けられるサーモスタットであって、冷却水を導入する冷却水導入部、および前記冷却水導入部から導入された冷却水を送出する冷却水送出部を有し、冷却水が通過するサーモケースと、前記サーモケース内に設けられ、冷却水が通過する通過孔を有するバルブシートと、前記サーモケース内に設けられ、前記サーモケースの一部に当接するとともに冷却水温度が高温になるにつれて突出するピストンを収装し、前記ピストンの突出による反力によって前記冷却水送出部側から前記冷却水導入部側に進動するエレメントケースと、前記エレメントケースを退動方向に付勢するスプリングと、前記スプリングの一端部を係止するよう前記サーモケースの内側に突出して形成されたスプリング台座と、前記バルブシートに着座可能に前記エレメントケースに固定されるとともに前記通過孔を開閉する第１バルブおよび第２バルブと、を備え、前記第１バルブが前記第２バルブより前記冷却水導入部側に配置されるとともに前記スプリングの他端部を係止し、前記エレメントケースの進動により、前記第１バルブが前記バルブシートの前記冷却水導入部側に着座して前記通過孔を閉鎖する第１閉塞状態から、前記第１バルブおよび前記第２バルブの両方が前記バルブシートから離れて前記通過孔を開放する開放状態と、前記第２バルブが前記バルブシートの前記冷却水送出部側に着座して前記通過孔を閉鎖する第２閉塞状態と、に順次切り替わることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２の態様としては、前記第２バルブは、冷却水の通過を許容する小孔を有することが好ましい。
【００１２】
本発明の第３の態様としては、前記エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環するラジエータ水路と、前記熱利用装置水路と、を備える冷却回路であって、前記熱利用装置水路に上記のサーモスタットを設ける構成とすることが好ましい。
構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、エレメントケースとともに第１バルブおよび第２バルブが進退動することで、バルブシートに対して第１バルブまたは第２バルブの一方を着座させることができるので、冷却水温度の上昇に応じて開弁した後に閉弁するバルブ開度特性を実現することができる。
また、このバルブ開度特性は、バルブシートを挟んで第１バルブおよび第２バルブが進動する際に、１つのバルブシートに対して第１バルブまたは第２バルブの一方が着座することで実現される。このため、バルブシートが１つで済み、簡易な構造とすることができる。
また、第１の態様は、第１バルブの冷却水導入部側の面にスプリングの一端部が係止されるとともに、サーモケースの内周面から突出するスプリング台座によりスプリングの他端部が係止されるため、１つのスプリングでエレメントケースを退動方向に付勢することができるため、簡易な構造とすることができる。したがって、第１の態様は、簡易な構造でありながら冷却水温度の上昇に応じて開弁した後に閉弁するバルブ開度特性を実現することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、冷却水が高温になりサーモスタットが第２閉塞状態になった場合であっても、第２バルブの小孔を通って熱利用装置に少量の冷却水が供給される。このため、冷却水が高温のときにも熱利用装置の性能を確保することができる。
【００１５】
本発明の第３の態様によれば、冷却水が低温のときは冷却水の冷却が行われないのでエンジンの暖気性能を向上させることができ、冷却水が中温のときはヒータ水路に冷却水が流れることで充分に暖まった冷却水の熱を熱利用装置で利用することができ、冷却水が高温のときはヒータ水路が遮断されることでラジエータの冷却能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るサーモスタットを備える冷却回路の回路図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るサーモスタットの第１閉塞状態の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るサーモスタットの開放状態の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るサーモスタットの第２閉塞状態の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るサーモスタットを備える冷却回路における温度毎の冷却水量を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係るサーモスタットの第２バルブの他の例を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係るサーモスタットの第２バルブの他の例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態に係るサーモスタットの詳細を図面に基づいて説明する。まず、構成を説明する。図１において、エンジン２には、エンジン２を冷却する冷却回路１が設けられており、この冷却回路は、ラジエータ５との間で冷却水を循環させるラジエータ水路３と、熱利用装置としてのヒータコア１０との間で冷却水を循環させる熱利用装置水路としてのヒータ水路４と、を備えている。
【００１８】
ラジエータ水路３は、ラジエータ５と導入管６と送出管７と第１サーモスタット８とを備えている。ラジエータ水路３は、図１に２点鎖線で示すように、導入管６を介して冷却水をエンジン２の冷却水出口２ａからラジエータ５に導入し、ラジエータ５で冷却した冷却水を送出管７を介してエンジン２の冷却水入口２ｃに戻す。
【００１９】
また、第１サーモスタット８は、エンジン２の冷却水出口２ａと導入管６との間に設けられており、冷却水温度が高くなるに連れて開弁することで、エンジン２からラジエータ５に導入される冷却水の水量を増加させる。具体的には、第１サーモスタット８は、エンジン２の始動直後のように冷却水が低温のときは閉弁するとともに、エンジン２の高速高負荷運転時等のように冷却水が高温のときに開弁する。
【００２０】
一方、ヒータ水路４は、ヒータコア１０と導入管１１と送出管１２と第２サーモスタット２０とを備えている。ヒータ水路４は、図１に破線で示すように、導入管１１を介して冷却水をエンジン２の冷却水出口２ｂからヒータコア１０に導入し、ヒータコア１０で熱交換された冷却水を送出管１２を介してエンジン２の冷却水入口２ｃに戻す。
【００２１】
また、第２サーモスタット２０は、エンジン２の冷却水出口２ｂと導入管１１との間に設けられており、冷却水温度に応じて開閉することで、ヒータコア１０に導入される冷却水の水量を制御する。
【００２２】
また、ラジエータ水路３の送出管７とヒータ水路４の送出管１２は、エンジン２の冷却水入口２ｃの上流側近傍で集合している。エンジン２の冷却水入口２ｃには、ウォータポンプ９が設けられており、このウォータポンプ９は、冷却水をエンジン２の内部に圧送することで、冷却水をラジエータ水路３およびヒータ水路４において強制的に循環させる。
【００２３】
また、第２サーモスタット２０とウォータポンプ９の間にはバイパス水路１３が設けられており、このバイパス水路１３は、図１に実線で示すように、第２サーモスタット２０内で分岐した冷却水をエンジン２の外部を通過させてウォータポンプ９に戻す。
【００２４】
図２〜図４に示すように、第２サーモスタット２０は、サーモケース２１と、エレメントケース２４と、第１バルブ２７と、第２バルブ２８と、スプリング２５と、を備えている。
【００２５】
サーモケース２１は、冷却水を導入する冷却水導入部２１ａと、冷却水導入部２１ａから導入された冷却水を送出する冷却水送出部２１ｂとを有し、その内部空間を冷却水が通過する。換言すると、サーモケース２１の内部空間は、冷却水が循環するヒータ水路４の一部を形成している。また、サーモケース２１は、冷却水導入部２１ａと冷却水送出部２１ｂとの間にバイパス通路部２１ｃを有しており、このバイパス通路部２１ｃはバイパス水路１３に接続されている。
【００２６】
サーモケース２１の内周面には、その内側すなわち内部空間側に向かって突出するバルブシート２２が設けられている。バルブシート２２には、後述する第１バルブ２７および第２バルブ２８が着座する。また、バルブシートの中央部には、冷却水が通過する通過孔２２ａが形成されている。
【００２７】
サーモケース２１の内部には、エレメントケース２４が設けられており、このエレメントケース２４は、ピストン２３および不図示のワックスを収装している。ピストン２３は、サーモケース２１の一部に当接するとともに、冷却水が高温になるにつれてワックスの熱膨張により突出する。このため、エレメントケース２４は、冷却水温度が上昇するに連れて、ピストン２３の突出による反力によって冷却水送出部２１ｂ側から冷却水導入部２１ａ側に進動する。
【００２８】
また、サーモケース２１の内部には、スプリング２５が設けられている。スプリング２５の一端部は、後述する第１バルブ２７の冷却水導入部２１ａ側の面に係止される。また、サーモケース２１の内周面には、内側に向かって突出するスプリング台座２６が設けられており、このスプリング台座２６によりスプリング２５の他端部が係止される。これにより、スプリング２５はエレメントケース２４を退動方向に付勢する。
【００２９】
エレメントケース２４には、通過孔２２ａを開閉する第１バルブ２７および第２バルブ２８が、バルブシート２２に着座可能に固定されている。第１バルブ２７と第２バルブ２８は、バルブシート２２を挟んでエレメントケース２４の進退方向に対向して配置されている。また、第１バルブ２７は第２バルブ２８より冷却水導入部２１ａ側に配置されている。
【００３０】
エンジン２の始動直後のように冷却水が低温のとき、図２に示すように、エレメントケース２４内のワックスが膨張せずピストン２３が突出しない。このため、冷却水が低温のとき、第２サーモスタット２０は、第１バルブ２７が通過孔２２ａを閉鎖する第１閉塞状態となる。この第１閉塞状態では、バルブシート２２の冷却水導入部２１ａ側に第１バルブ２７が着座している。また、第１閉塞状態では、通過孔２２ａが第１バルブ２７により閉塞されているため、冷却水導入部２１ａを介してエンジン２から導入された冷却水は、バイパス通路部２１ｃを介してバイパス水路１３に送出される。
【００３１】
エンジン２の暖機完了後のように冷却水が中温のとき、図３に示すように、第１バルブ２７および第２バルブ２８がピストン２３の突出によりエレメントケース２４とともに進動する。これにより、第２サーモスタット２０は、第１バルブ２７および第２バルブ２８の両方がバルブシート２２から離れて通過孔２２ａを開放する開放状態となる。ここで、中温とは、例えば、エンジン２が適切に運転され得る適温のことである。この開放状態では、通過孔２２ａが開放されているため、冷却水導入部２１ａを介してエンジン２から導入された冷却水は、冷却水送出部２１ｂを介してヒータコア１０への導入管１１に送出されるとともに、バイパス通路部２１ｃを介してバイパス水路１３に送出される。
【００３２】
ここで、第２サーモスタット２０からヒータコア１０側に供給される冷却水量は、エレメントケース２４の進動により第１バルブ２７がバルブシート２２から離れるに連れて次第に大きくなり、第１バルブ２７と第２バルブ２８がバルブシート２２から等距離の位置になったとき最大となり、その後第２バルブ２８がバルブシート２２に近づくに連れて次第に小さくなる。一方、第２サーモスタット２０からバイパス水路１３側に流れ込む冷却水量は上記と逆になる。
【００３３】
エンジン２の高速高負荷運転時等のように冷却水が高温のとき、図４に示すように、第１バルブ２７および第２バルブ２８がピストン２３の更なる突出によりエレメントケース２４とともに更に進動する。これにより、第２サーモスタット２０は、第２バルブ２８が通過孔２２ａを閉鎖する第２閉塞状態となる。この第２閉塞状態では、バルブシート２２の冷却水送出部２１ｂ側に第２バルブ２８が着座している。
【００３４】
したがって、第２サーモスタット２０は、冷却水の温度上昇に応じて第１バルブ２７および第２バルブ２８がエレメントケース２４とともに進動する。そして、第２サーモスタット２０は、冷却水の温度上昇に応じて、バイパス水路１３に冷却水を送出する第１閉塞状態、ヒータ水路４に冷却水を送出する開放状態、バイパス水路１３に冷却水を送出する第２閉塞状態に順次切り替わる。
【００３５】
次に、作用を説明する。本実施形態は、サーモケース２１の内周面に、内側に向かって突出するバルブシート２２を設けている。また、エレメントケース２４に、第１バルブ２７および第２バルブ２８を、バルブシート２２に着座可能に固定している。この第１バルブ２７と第２バルブ２８は、バルブシート２２を挟んでエレメントケース２４の進退方向に対向して配置されている。
【００３６】
このため、エレメントケース２４とともに第１バルブ２７および第２バルブ２８が進退動することで、バルブシート２２に対して第１バルブ２７または第２バルブ２８の一方を着座させることができる。
【００３７】
この結果、冷却水温度の上昇に応じて開弁した後に閉弁するバルブ開度特性を実現することができる。また、このバルブ開度特性は、バルブシート２２を挟んで第１バルブ２７および第２バルブ２８が進動する際に、１つのバルブシート２２に対して第１バルブ２７または第２バルブ２８の一方が着座することで実現される。このため、バルブシート２２が１つで済み、簡易な構造とすることができる。
【００３８】
また、本実施形態は、第１バルブ２７の冷却水導入部２１ａ側の面にスプリング２５の一端部が係止されるとともに、サーモケース２１の内周面から突出するスプリング台座２６によりスプリング２５の他端部が係止される。これにより、１つのスプリング２５でエレメントケース２４を退動方向に付勢することができるため、簡易な構造とすることができる。
【００３９】
したがって、本実施形態は、簡易な構造でありながら冷却水温度の上昇に応じて開弁した後に閉弁するバルブ開度特性を実現することができる。
【００４０】
上記の第２サーモスタット２０を備える図１の冷却回路１においては、図５に示すように、冷却水が低温のときは、第２サーモスタット２０の閉弁（第１閉塞状態）によりヒータ水路４が遮断されるとともに、第１サーモスタット８の閉弁によりラジエータ水路３も遮断されるため、冷却水はバイパス水路１３を流れる。このため、冷却水が低温のときに冷却水の冷却が行われないので、エンジン２の暖気性能を向上させることができる。
【００４１】
また、冷却水が中温のときは、第２サーモスタット２０の開弁（開放状態）によりヒータ水路４に冷却水が流れるとともに、第１サーモスタット８が閉弁を維持することでラジエータ水路３が遮断されたままとなる。また、ヒータ水路４に冷却水が流れることで、バイパス水路１３を流れる冷却水が減少する。このため、充分に暖まった冷却水の熱をヒータ水路４のヒータコア１０で利用することができる。
【００４２】
また、冷却水が高温のときは、第２サーモスタット２０の閉弁（第２閉塞状態）によりヒータ水路４が遮断されるとともに、第１サーモスタット８の開弁によりラジエータ水路３に冷却水が流れる。また、ラジエータ水路３に冷却水が流れることで、バイパス水路１３を流れる冷却水は減少したままとなる。このため、ラジエータ５に多くの冷却水を流すことができるため、ラジエータ５の冷却能力を向上させることができる。
【００４３】
なお、図６、図７に示すように、第２バルブ２８は、冷却水の通過を許容する小孔２８ａを有していてもよい。この構成では、冷却水が高温になり第２サーモスタット２０が第２閉塞状態になった場合であっても、第２バルブ２８の小孔２８ａを通ってヒータコア１０に少量の冷却水が供給される。このため、冷却水が高温のときにもヒータコア１０の性能を確保することができる。
【００４４】
以上、実施形態について説明したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられ得ることは明白である。本発明は、すべてのこのような修正および等価物が含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・冷却回路、２・・・エンジン、３・・・ラジエータ水路、４・・・ヒータ水路（熱利用装置水路）、５・・・ラジエータ、１０・・・ヒータコア（熱利用装置）、２０・・・第２サーモスタット、２１・・・サーモケース、２１ａ・・・冷却水導入部、２１ｂ・・・冷却水送出部、２１ｃ・・・バイパス通路部、２２・・・バルブシート、２２ａ・・・通過孔、２３・・・ピストン、２４・・・エレメントケース、２５・・・スプリング、２５・・・スプリング台座、２７・・・第１バルブ、２８・・・第２バルブ、２８ａ・・・小孔
【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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【図７】
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