(57)【要約】【課題】簡素な構成で大きな幅のヒステリシスを持った適切な作動特性を機械的に得られるサーモスタットを提供する。【解決手段】作動流体の流れる経路１１′を開閉するサーモスタット２３に第一バルブ３０と第二バルブ４０を設ける。第一バルブ３０には、作動流体の温度が第一温度Ｔ1以上で経路１１′を開放する第一弁体３１と、第一温度Ｔ1以上の温度に反応して第一弁体３１を開放方向に移動させる第一作動体３３を有する第一付勢手段とを設け、第二バルブ４０には、第一温度Ｔ1よりも低い第二温度Ｔ2未満で第一弁体３１とともに経路１１′を閉鎖し第一弁体３１の開弁に伴い開弁する第二弁体４１と、第二温度Ｔ2以上の温度に反応して第二弁体４１を開放方向に移動させる第二作動体４３と、第二弁体４１とともに移動される駆動部４９とを設ける。さらに、第一弁体３１及び第二弁体４１よりも上流側に第一作動体３３、下流側に第二作動体４３を配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体の流通する経路に設けられ、前記作動流体の温度に応じて作動するサーモスタットであって、
前記作動流体の温度が所定の第一温度以上で開弁状態となり前記経路を開放する第一弁体と、前記第一温度以上の前記作動流体の温度に反応して付勢力を生成し前記第一弁体を開放方向に移動させる第一作動体を有する第一付勢手段とを備える第一バルブと、
前記作動流体の温度が前記第一温度よりも低い所定の第二温度未満で閉弁状態となり前記第一弁体とともに前記経路を閉鎖し、前記第一弁体の開弁に伴い開弁状態となる第二弁体と、前記第二温度以上の前記作動流体の温度に反応して付勢力を生成し前記第二弁体を開放方向移動させる第二作動体を有する第二付勢手段と、前記第二付勢手段に連結され前記第二弁体とともに移動される駆動部とを備える第二バルブと、を有し、
前記第一作動体が前記経路の前記第一弁体及び前記第二弁体よりも上流側に配置されるとともに、前記第二作動体が前記経路の前記第一弁体及び前記第二弁体よりも下流側に配置される
ことを特徴とする、サーモスタット。
【請求項２】
前記第一付勢手段が、前記第一弁体に連結された第一ピストンと、前記第一ピストンを摺動可能に保持するとともに前記第一作動体を収容する第一シリンダとを有し、
前記第二付勢手段が、前記第二弁体に連結された第二ピストンと、前記第二ピストンを摺動可能に保持するとともに前記第二作動体を収容する第二シリンダとを有し、
前記第一作動体は、前記第一温度以上の温度で膨張して前記第一ピストンを付勢することで前記第一弁体を開放方向に移動させ、
前記第二作動体は、前記第二温度以上の温度で膨張して前記第二ピストンを付勢することで前記第二弁体を開放方向に移動させる
ことを特徴とする、請求項１記載のサーモスタット。
【請求項３】
前記第一バルブが、前記第一弁体を閉鎖方向に常時付勢する第一付勢部材を有し、
前記第二バルブが、前記第二弁体を閉鎖方向に常時付勢する第二付勢部材を有する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のサーモスタット。
【請求項４】
前記第二弁体は、前記第二弁体が前記開弁状態のときに前記第一弁体の前記閉鎖方向への移動を阻止するように構成されている
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のサーモスタット。
【請求項５】
冷却水の流通する経路に設けられ、前記冷却水の温度に応じて作動するサーモスタットであって、
前記冷却水の温度が所定の第一温度以上で膨張する第一ワックスと、前記第一ワックスの膨張／収縮により前記経路を開閉する第一弁体と、前記第一弁体を閉鎖方向に常時付勢する第一付勢部材とを有する第一バルブと、
前記冷却水の温度が前記第一温度よりも低い所定の第二温度以上で膨張する第二ワックスと、前記第二ワックスの膨張／収縮により前記経路を開閉する第二弁体と、前記第二弁体の開閉に伴って作動状態と非作動状態とに移動される駆動部とを有する第二バルブと、を備え、
前記第一ワックスが前記経路の前記第一弁体及び前記第二弁体よりも上流側に配置されるとともに、前記第二ワックスが前記経路の前記第一弁体及び前記第二弁体よりも下流側に配置される
ことを特徴とする、サーモスタット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の温度に応じて作動するサーモスタットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン始動時の排熱を利用してエンジン冷却水を昇温させ、暖機を促進する技術が開発されている。このような技術では、排熱回収器が排気通路上及びエンジン冷却水の流路上にまたがって介装され、排気の熱量がエンジン冷却水に熱伝導される。排熱回収器での熱エネルギーの回収及び再利用により、エンジン冷却水を迅速に暖めることができ、暖機時間の短縮が可能である。
【０００３】
一方、暖機運転の終了後にはエンジンで発生する熱によるオーバーヒートを防ぐため、ラジエータでのエンジン冷却水の冷却が開始されるとともに、排熱の回収が禁止される。冷却水の流路上には冷却水の温度に反応して作動するサーモスタットが介装され、排気通路上にはサーモスタットにより駆動される切替弁が介装され、排気流路がエンジン冷却水の温度に応じて切り替えられる。具体的には、サーモスタットが所定の温度で膨張するワックスを有しており、冷却水の温度にワックスが反応して膨張することでサーモスタットが作動し、切替弁が駆動される仕組みとなっている。上記のような従来の排熱回収システムとしては、例えば特許文献１に記載のものや、図８に示すものが知られており、上記のようなサーモスタットが使用されている。
【０００４】
図８のエンジン１の冷却水の流路１０上には、排熱回収器２、ラジエータ４、オイルウォーマ７及びウォータポンプ８が設けられている。また、冷却水をラジエータ４に流通させるか否かで冷却水流路を切り替える冷却切替弁５が冷却水の流路１０の合流点に設けられ、排熱回収を行うか否かで排気流路を切り替える排熱回収切替弁３′が排気管２０の合流点に設けられている。
【０００５】
冷却切替弁５は、冷却水の温度に応じてラジエータ４側の流路を開閉動作することで、冷却水の流通する流路１０を変更するサーモスタットとして構成されている。すなわち、冷却切替弁５は冷却水の温度が比較的低温の場合（例えば、エンジン１の冷間始動時）に閉弁して冷却水にラジエータ４を迂回させ、冷却水の過冷却を防止する。また、冷却水の温度が冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0に達すると冷却切替弁５は開弁し、エンジン１とラジエータ４との間で冷却水を循環させる。これにより、ラジエータ４で冷却された冷却水がエンジン１に供給され、暖機後のエンジン１が高温になったとしても適温に冷却される。
【０００６】
排熱回収切替弁３′は、冷却水の流路１０の排熱回収器２の冷却水上流側に設けられたサーモスタットと、排気管２０の排熱回収器２の排気下流側に設けられてサーモスタットの作動に応じて駆動される切替弁とを有し、排熱回収器２に流入する冷却水の温度に応じて、排気を流通させる排気管２０の経路を変更する構成となっている。排熱回収の実施状態と冷却水温度との関係を図９に示す。排熱回収切替弁３′は、冷却水の温度が比較的低温の状態で開弁し、排気を排熱回収器２に流通させるように経路を切り替えて排熱回収を行う。これにより、冷却水が加熱され、エンジン１の暖機がより一層促進される。
【０００７】
そして、冷却水の温度が排熱回収切替弁３′の閉弁温度Ｔ1′に達すると、排熱回収切替弁３′は閉弁して、排気を排熱回収器２に流通させないように経路を切り替え、排熱回収を停止する。その後、冷却水が冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0に達すると冷却切替弁５が開弁し、ラジエータ４に冷却水を循環させることで冷却水が必要以上に昇温されることを防ぐ。なお、冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0は、エンジン１が適温に保持されるような温度（例えば８０[℃]程度）に設定され、冷却水は、開弁温度Ｔ0付近の温度に維持されるよう制御される。また、エンジン１の運転状態や気候等の影響により、冷却水の温度が排熱回収切替弁３′の閉弁温度Ｔ1′未満まで低下した場合は、排熱回収切替弁３′を再び開弁して排熱回収を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１９２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のような排熱回収システムにおいて、図８に示すように、排熱回収器２の下流側に、排熱回収器２を通過して昇温された冷却水を利用してエンジンオイルやトランスミッションオイル等を加熱するオイルウォーマ７が配設される場合がある。オイルウォーマ７は、オイルを加熱して早期に昇温することで、フリクションロスを低減して燃費の改善を図ることを目的としているが、エンジンオイルやトランスミッションオイル等は、昇温された冷却水を介して加熱されるため、冷却水に比べて昇温されるのが遅く（温度上昇が緩やかであり）、十分に暖められるまでに時間がかかっていた。
【００１０】
そのため、エンジンオイルやトランスミッションオイル等のオイル類を十分に昇温するには、排熱回収時間を長くする必要があった。排熱回収時間を長くするには、例えば、図１０に実線で示すように、排熱回収切替弁３′の閉弁温度Ｔ1′を冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0よりも高く設定することが考えられる。しかしながら、上記した従来のサーモスタットと切替弁とから構成される排熱回収切替弁３′では、排熱回収切替弁３′の閉弁温度Ｔ1′を冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0よりも高く設定した場合、冷却水が閉弁温度Ｔ1′に達した時点では、すでにラジエータ４による冷却が実施されている。そのため、排熱回収が停止されると同時に冷却水の温度が下がり始め、すぐに閉弁温度Ｔ1′未満となってしまうという現状がある。これは、冷却水が開弁温度Ｔ0付近の温度に維持されるよう制御されるためである。
【００１１】
したがって、上記した特許文献１や図８で説明した排熱回収切替弁３′のように、従来の機械的に作動するサーモスタットを利用している場合、冷却水の温度が閉弁温度Ｔ1′以上となり排熱回収切替弁３′が閉弁しても、冷却水の温度がすぐに低下して閉弁温度Ｔ1′未満となり排熱回収切替弁３′が開弁するということが繰り返され、制御ハンチングが起こり、無駄な排熱回収が繰り返し行われてしまう虞がある。
【００１２】
そこで、排熱回収切替弁３′の駆動を電気的に制御し、図１０に一点鎖線で示すように排熱回収切替弁３′の開弁温度Ｔ2′を閉弁温度Ｔ1′との間にヒステリシスを持たせて設定することで、ハンチングを回避することも考えられる。
しかしながら、排熱回収切替弁３′を電子制御とするには、その動作を管理するコントローラやコントローラとサーモスタットとを接続する電気配線が必要となる。したがって、制御の信頼性を向上させることが難しく、コストも増大してしまうという問題がある。
【００１３】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、簡素な構成で大きな幅のヒステリシスを持った適切な作動特性を獲得することができるようにした、サーモスタットを提供することを目的の一つとする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）ここで開示するサーモスタットは、作動流体の流通する経路を開閉するサーモスタットであって、前記作動流体の温度が所定の第一温度（Ｔ1）以上で開弁状態となり前記経路を開放する第一弁体と、前記第一温度（Ｔ1）以上の前記作動流体の温度に反応して付勢力を生成し前記第一弁体を開放方向に移動させる第一作動体を有する第一付勢手段とを備える第一バルブと、前記作動流体の温度が前記第一温度（Ｔ1）よりも低い所定の第二温度（Ｔ2）未満で閉弁状態となり前記第一弁体とともに前記経路を閉鎖し、前記第一弁体の開弁に伴い開弁状態となる第二弁体と、前記第二温度（Ｔ2）以上の前記作動流体の温度に反応して付勢力を生成し前記第二弁体を開放方向に移動させる第二作動体を有する第二付勢手段と、前記第二付勢手段に連結され前記第二弁体とともに移動される駆動部とを備える第二バルブと、を有する。
また、前記第一作動体は、前記経路の前記第一弁体及び前記第二弁体よりも上流側に配置されるとともに、前記第二作動体は、前記経路の前記第一弁体及び前記第二弁体よりも下流側に配置されることを特徴としている。
【００１５】
（２）また、前記第一付勢手段が、前記第一弁体に連結された第一ピストンと、前記第一ピストンを摺動可能に保持するとともに前記第一作動体を収容する第一シリンダとを有し、前記第二付勢手段が、前記第二弁体に連結された第二ピストンと、前記第二ピストンを摺動可能に保持するとともに前記第二作動体を収容する第二シリンダとを有することが好ましい。
このとき、前記第一作動体は、前記第一温度以上の温度で膨張して前記第一ピストンを付勢することで前記第一弁体を開放方向に移動させ、前記第二作動体は、前記第二温度以上の温度で膨張して前記第二ピストンを付勢することで前記第二弁体を開放方向に移動させることが好ましい。
【００１６】
（３）また、前記第一バルブが、前記第一弁体を閉鎖方向に常時付勢する第一付勢部材を有し、前記第二バルブが、前記第二弁体を閉鎖方向に常時付勢する第二付勢部材を有することが好ましい。
このとき、前記第一弁体に対する前記第一付勢部材による付勢力よりも前記第一作動体による付勢力のほうが大きく、また、前記第二弁体に対する第二付勢部材による付勢力よりも前記第二作動体による付勢力のほうが大きくなるように設定されるのが好ましい。
【００１７】
（４）また、前記第二弁体は、前記第二弁体が前記開弁状態のときに前記第一弁体の前記閉鎖方向への移動を阻止するように構成されていることが好ましい。換言すれば、前記第二弁体は、前記作動流体の温度が前記第二温度（Ｔ2）以上且つ前記第一温度（Ｔ1）未満のときに前記第一弁体による前記経路の閉鎖動作を阻止することが好ましい。
【００１８】
（５）また、ここで開示するサーモスタットは、冷却水の流通する経路に設けられ、前記冷却水の温度に応じて作動するサーモスタットであって、前記冷却水の温度が所定の第一温度（Ｔ1）以上で膨張する第一ワックスと、前記第一ワックスの膨張／収縮により前記経路を開閉する第一弁体と、前記第一弁体を閉鎖方向に常時付勢する第一付勢部材とを有する第一バルブと、前記冷却水の温度が前記第一温度（Ｔ1）よりも低い所定の第二温度（Ｔ2）以上で膨張する第二ワックスと、前記第二ワックスの膨張／収縮により前記経路を開閉する第二弁体と、前記第二弁体の開閉に伴って作動状態と非作動状態とに移動される駆動部とを有する第二バルブと、を備える。
また、前記第一ワックスは、前記経路の前記第一弁体及び前記第二弁体よりも上流側に配置されるとともに、前記第二ワックスは、前記経路の前記第一弁体及び前記第二弁体よりも下流側に配置される。
【発明の効果】
【００１９】
開示のサーモスタットの構成によれば、第一弁体及び第二弁体よりも上流側に第一作動体が配置され、下流側に第二作動体が配置されるため、経路を流通する作動流体の温度が第一温度以上で第一弁体が開弁状態となり経路が開放されると、第一弁体の開弁に伴い第二弁体も開弁状態となる。すなわち、作動流体の温度が第一温度以上において、第一弁体と第二弁体がともに開弁する。また、経路を流通する作動流体の温度が第一温度よりも低い第二温度未満で第二弁体が閉弁状態となり、第一弁体とともに経路を閉鎖する。すなわち、作動流体の温度が第二温度未満において、第一弁体と第二弁体がともに閉弁する。
【００２０】
そのため、第二弁体とともに移動する駆動部は、作動流体の温度が第一温度以上に上昇したときに移動して作動状態とされ、かつ、第二温度未満まで低下したときに非作動状態に戻されることになる。すなわち、駆動部が作動状態となる温度と、非作動状態に戻る温度にヒステリシス（温度幅）を生じさせることができ、サーモスタットの作動特性に大きな温度幅のヒステリシスを機械的に持たせることができる。したがって、本サーモスタットを流体の温度により制御される装置等に採用することで、大きな温度幅のヒステリシスを持たせた制御を機械的に実施することが可能となる。また、機械的に作動するサーモスタットであるため、コントローラや電気配線が不要であり、装置構成を簡素にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態にかかるサーモスタットの構造を説明する模式的な断面図であり、図１（ａ）はサーモスタットの全体図，図１（ｂ）は図１（ａ）の部分拡大図，図１（ｃ）は図１（ｂ）の他の実施形態にかかる図である。
【図２】一実施形態にかかるサーモスタットを適用した排熱回収システムの全体概略構成図である。
【図３】図２のサーモスタットに係る内部構造を示す部分拡大断面図である。
【図４】一実施形態にかかるサーモスタットの動作を説明する図であり、（ａ）は第一弁体及び第二弁体がともに閉弁した状態、（ｂ）は第一弁体のみが開弁した状態、（ｃ）は第一弁体及び第二弁体がともに開弁した状態、（ｄ）は第一作動体収縮状態、（ｅ）は第一弁体及び第二弁体がともに閉弁した状態をそれぞれ示す。
【図５】一実施形態にかかるサーモスタットの動作による冷却水温度の時間変化を示す図である。
【図６】一実施形態にかかるサーモスタットの冷却水温度に対する作動状態を説明する図である。
【図７】他の実施形態にかかるサーモスタットの構造を説明する模式的な断面図である。
【図８】従来の課題を説明するための排熱回収システムの全体概略構成図である。
【図９】従来の課題を説明するための排熱回収システムにおける排熱回収切替弁の冷却水温度に対する開閉動作を示す図である。
【図１０】従来の課題を説明するための排熱回収システムにおける排熱回収切替弁の冷却水温度に対する開閉動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［１．構成］
［１−１．全体構成］
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
【００２３】
本実施形態にかかるサーモスタットの構成について、図１〜図３を用いて説明する。本サーモスタットは、流体の熱交換回路内に適用することが可能であり、ここでは、自動車用エンジンの冷却水系統内に設けられる排熱回収システムに、排熱回収切替弁の一部として適用した例で説明する。
また、ここで説明する排熱回収システムは、エンジンの始動時や、エンジンを停止してから十分時間が経過し、冷却水の温度が十分低温になっている状態でエンジンを再始動する場合や、冬場で気温が特に低い地域において信号待ちや人待ち等でアイドリング運転をする場合等、冷却水の温度が低く、排熱回収により早期に冷却水の温度を昇温し、エンジンの暖機を早期に完了させたい場合に適用することが可能である。ここでは、一例として、エンジンの冷間始動時に排熱回収システムを適用する。なお、背景技術で説明したものと対応する機器については、背景技術と同一の符号を付す。
【００２４】
図２に示すように、エンジン１の冷却水（作動流体）の流路１０上には、排熱回収器２、排熱回収切替弁３、ラジエータ４、冷却切替弁５、オイルウォーマ７及びウォータポンプ８が設けられている。排熱回収器２は、エンジン１の冷却水とエンジン１の排気との間で熱交換を行うことで冷却水を加熱する機器であり、ラジエータ４は、エンジン１の冷却水を冷却する機器である。
【００２５】
エンジン１には、エンジン１を駆動源とするウォータポンプ８により冷却水が送給される。この冷却水は、図示しないシリンダブロック及びシリンダヘッド内の流路を通過し、流路１０を循環してウォータポンプ８へ還流する。流路１０は、分岐点１５において第一循環流路１１と第二循環流路１２とに分岐しており、第一循環流路１１及び第二循環流路１２は並列流路に構成されている。また、第二循環流路１２は、さらに分岐点１６において冷却流路１２ａとバイパス流路１２ｂとに分岐し、これらも並列流路に構成されている。
【００２６】
第一循環流路１１上には、冷却水上流側から排熱回収器２、排熱回収切替弁３及びオイルウォーマ７がこの順に設けられている。第一循環流路１１を循環した冷却水は、合流点１７において第二循環流路１２と合流し、ウォータポンプ８の吸入側へ還流する。また、第二循環流路１２の冷却流路１２ａ上にはラジエータ４が介装され、バイパス流路１２ｂ上には何も設けられていない。冷却流路１２ａは、ラジエータ４の下流側にある合流点１８においてバイパス流路１２ｂと合流し、さらに下流側の合流点１７において第一循環流路１１と合流している。第二循環流路１２の合流点１８には、冷却切替弁５が介装されている。
【００２７】
排熱回収器２は、第一循環流路１１及びエンジン１の排気管２０上に介装されている。排熱回収器２は、エンジン１の排気が排気管２０を通って排熱回収器２を通過する際に、第一循環流路１１を通って排熱回収器２を流通する冷却水との間で熱交換を行い、冷却水により排熱を回収する。つまり、排気により冷却水を加熱している。
排気管２０は、排熱回収器２の排気上流側にある分岐点２１において、排熱回収器２を通過する経路（以下、排熱回収経路という）２０ａと、排熱回収器２をバイパスする経路（以下、バイパス経路という）２０ｂとに分岐して設けられている。排熱回収切替弁３は、排気管２０の分岐点２１上に介装されている。なお、この排熱回収経路２０ａとバイパス経路２０ｂは、排熱回収器２の排気下流側で合流する。
【００２８】
排熱回収切替弁３は、エンジン１の排気の排熱回収器２への流入状態と排熱回収器２を通過した直後の冷却水の温度とに応じて、排気の排熱回収器２への流入を遮断する、すなわち、排気の流通する経路を排熱回収経路２０ａとバイパス経路２０ｂとに切り替える弁であり、その詳細な構成については後述する。
オイルウォーマ７は、排熱回収器２の冷却水下流側に設けられ、排熱回収器２を通過して昇温された冷却水の熱により、エンジンオイルやトランスミッションオイル等のオイル類を速やかに昇温させる。
【００２９】
ラジエータ４は、冷却水によって回収されたエンジン１の熱を放熱する放熱器であり、エンジン１の冷却水を冷却する。ラジエータ４は、エンジン１の熱を回収した冷却水の温度がそれほど高くないときは、走行風により冷却水を冷却する。また、冷却水の温度が高温になった場合は、走行風だけでは冷却水の冷却を満足にすることができないため、ラジエータ４の近傍に設けられた電動式の冷却ファン６を稼働させる。冷却ファン６は、バッテリ（図示略）から電力供給を受けることにより回転駆動し、その回転によりラジエータ４に向けて空気の流れを形成する。これによりラジエータ４の放熱効果が高められ、ラジエータ４内の冷却水の冷却が促進される。
【００３０】
冷却ファン６が稼働し始める冷却水の温度（以下、冷却ファン稼働温度ＴFANという）は、冷却水の許容温度ＴMAXよりも低く設定されるが、冷却ファン６の稼働には電力（エネルギー）が必要なため、不用意に冷却ファン６が稼働しないように比較的高い温度に設定される。冷却ファン６は、温度センサ１３により冷却水の温度が冷却ファン稼働温度ＴFANに達したことが検出されたら、コントローラ９により駆動制御される。なお、温度センサ１３は、図１に示すように、分岐点１５の上流側の流路１０上に設けられていてもよく、第一循環流路１１上で排熱回収器２の上流位置や第二循環流路１２上で分岐点１６の上流位置に設けられていてもよい。
【００３１】
コントローラ〔Engine (electronic) Control Unit、ＥＣＵ〕９は、エンジン制御や排気浄化制御等にかかる各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵでの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えて構成されている。コントローラ９には、温度センサ１３や図示しないエンジン回転数センサ等の各種センサによる検出結果が送信される。コントローラ９は、これらの検出結果に基づいてデバイス類を駆動制御する。
【００３２】
冷却切替弁５は、エンジン１の内部を通過した冷却水の温度に応じて開閉作動することで、冷却水のラジエータ４への流入を遮断する、すなわち、冷却水の流通する流路を冷却流路１２ａとバイパス流路１２ｂとに切り替える弁であり、ラジエータ４下流の冷却流路１２ａとバイパス流路１２ｂとの合流点に設けられている。また、ここでの冷却切替弁５は、一般的なサーモスタットで構成され、機械的に流路を切り替えるようになっている。なお、本実施形態では、冷却切替弁５に適用されるサーモスタットは従来のものと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００３３】
冷却切替弁５は、開弁時に冷却流路１２ａを開通させ、バイパス流路１２ｂを閉鎖することで、冷却流路１２ａに冷却水を流通させてラジエータ４に冷却水を流入させる。他方、冷却切替弁５は、閉弁時にバイパス流路１２ｂを開通させ、冷却流路１２ａを閉鎖することで、バイパス流路１２ｂに冷却水を流通させてラジエータ４への冷却水の流入を遮断する。
【００３４】
冷却切替弁５は、エンジン１の冷間始動時は冷却水の温度が比較的低温のため閉弁し、バイパス流路１２ｂに冷却水を流通させ、エンジン１とラジエータ４との間における冷却水の循環を停止させる。また、冷却切替弁５を流通する冷却水の温度が、冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0に達すると開弁し、冷却流路１２ａに冷却水を流通させてラジエータ４に冷却水を流入させ、エンジン１とラジエータ４との間で冷却水を循環させる。
【００３５】
この冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0は、エンジン１が適温に保持されるような温度（例えば８０[℃]程度）に設定される。また、冷却切替弁５は、上昇した冷却水の温度が再び低下し、ラジエータ４による冷却水の冷却が不要な温度に達すると、再び閉弁してエンジン１とラジエータ４との間における冷却水の循環を停止させる。なお、ここでは、冷却切替弁５は、ラジエータ４下流の合流点１８に設けているが、ラジエータ4上流の分岐点１６に設けてもよい。
【００３６】
［１−２．排熱回収切替弁］
図３に示すように、排熱回収切替弁３は、排気管２０の分岐点２１に設けられた開閉式の排気弁２２と、第一循環流路１１上に介装されたサーモスタット２３とから構成されている。排気弁２２は、排熱回収を行うときは、排熱回収経路２０ａを開通させ、バイパス経路２０ｂを閉鎖することで、排熱回収経路２０ａに排気を流通させ排熱回収器２へ排気を流入させる。この状態を排気弁２２の開弁状態という。他方、排熱回収を行わないときは、バイパス経路２０ｂを開通させ、排熱回収経路２０ａを閉鎖することで、バイパス経路２０ｂに排気を流通させて排熱回収器２への排気の流入を遮断する。この状態を排気弁２２の閉弁状態という。
【００３７】
この排気弁２２の開閉動作は、第一循環流路１１上に介装されたサーモスタット２３により制御される。サーモスタット２３は、第一循環流路１１を流通する冷却水の温度及びその温度の履歴に応じてスイッチ２４のオン／オフを切り替える機構を備えており、その詳細な構成は後述する。排気弁２２とスイッチ２４とは電気的に接続されており、スイッチ２４がオン状態では排気弁２２が開弁状態に制御される。図３中に実線で示すように排気弁２２が開弁すると、排熱回収器２による排熱回収が実施される。
【００３８】
一方、スイッチ２４がオフ状態では排気弁２２は閉弁状態に制御される。図３中に二点鎖線で示すように、排気弁２２が閉弁すると排気がバイパス経路２０ｂ側へと流れて、排熱回収器２による排熱回収が停止する。なお、排気弁２２とスイッチ２４との接続方法はこれに限られず、例えば周知のリンク機構を介して機械的に接続してもよい。
【００３９】
［１−３．サーモスタット］
次に、図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて、サーモスタット２３について説明する。図１（ａ）に示すように、第一循環流路１１は、サーモスタット２３が介装される部分の流路幅が広くなるように形成されており、冷却水の流通方向に沿って設けられた内部壁１１ｃによって、２つの経路に分岐されている。そして、第一循環流路１１から分岐された経路１１′にサーモスタット２３が設けられている。内部壁１１ｃの冷却水上流側の端部には、サーモスタット２３が取り付けられる上流端壁１１ｄが設けられ、内部壁１１ｃの冷却水下流側の端部には、経路１１′の出口を形成する下流端壁１１ｅが設けられている。この出口は、第一循環流路１１よりも小さく形成され、経路１１′側に冷却水が逆流しないようになっている。なお、第一循環流路１１には常に冷却水が流通しているが、経路１１′には、サーモスタット２３の作動時のみ冷却水が流通する。
【００４０】
サーモスタット２３は、第一バルブ３０と第二バルブ４０とから構成されており、第二バルブ４０のロッド（駆動部）４９を介してスイッチ２４のオン／オフを切り替えることにより、排熱回収の実施と停止を切り替える。
第一バルブ３０は、冷却水の温度が後述する第一温度Ｔ1以上で開弁状態となり経路１１′を開放する第一弁体３１と、第一温度Ｔ1以上の冷却水の温度に反応して付勢力を生成し第一弁体３１を開放方向に移動させる高温ワックス（第一作動体，第一ワックス）３３を有する第一付勢手段とを備えて構成されている。さらに第一バルブ３０は、第一付勢手段として第一ピストン３２と第一シリンダ３４とを有し、さらに、第一弁体３１，第一ピストン３２及び第一シリンダ３４の中心を貫通して設けられた第一軸部３５と、第一スプリング（第一付勢部材）３６と、複数の第一ステー３７とを有している。
【００４１】
また、第二バルブ４０は、冷却水の温度が第一温度Ｔ1よりも低い後述する第二温度Ｔ2未満で閉弁状態となり第一弁体３１とともに経路１１′を閉鎖し、第一弁体３１の開弁に伴い開弁状態となる第二弁体４１と、第二温度Ｔ2以上の冷却水の温度に反応して付勢力を生成し第二弁体４１を開放方向に移動させる低温ワックス（第二作動体，第二ワックス）４３を有する第二付勢手段と、第二弁体４１とともに第二付勢手段により移動される駆動部であるロッド４９とを備えて構成されている。さらに第二バルブ４０は、第二付勢手段として第二ピストン４２と第二シリンダ４４とを有し、さらに、第二軸部４５と、第二スプリング（第二付勢部材）４６と、複数の第二ステー４７とを有している。
【００４２】
まず、第一バルブ３０の構成要素について説明する。第一弁体３１は、上流端壁１１ｄと同一平面に設けられた円盤状の弁であり、経路１１′上に設けられた際に冷却水上流側となる面（以下、第一弁体上流面という）３１ａから突設して第一ピストン３２が一体成形されている。第一弁体３１は、第一ピストン３２の移動に伴って、第一軸部３５の軸方向に沿って移動し、経路１１′の開放及び閉鎖を行う。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す第一弁体３１は、後述する第二弁体４１の内側突起部４８ａと係合する段差が設けられているが、第一弁体３１の形状はこれに限られず、例えば、図１（ｃ）に示すように段差のない第一弁体３１′の形状であってもよい。
【００４３】
図１（ａ）に示すように、高温ワックス３３は、第一シリンダ３４内に収容され、第一シリンダ３４に内挿された第一ピストン３２により密閉されている。高温ワックス３３は、第一シリンダ３４の周囲を冷却水が流通することにより冷却水を熱交換し、膨張又は収縮により体積変化する。冷却水の温度が所定の第一温度Ｔ1以上では高温ワックス３３は膨張して付勢力を生成し、第一ピストン３２が第一シリンダ３４から押し出される。これにより、第一弁体３１は第一ピストン３２を介して高温ワックス３３により開放方向に付勢力が与えられて移動して開弁する。このときの第一温度Ｔ1は、高温ワックス３３が膨張する温度（すなわち、融点）であり、第一温度Ｔ1は、冷却水の許容温度ＴMAXより低く、冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0より高い温度である。
【００４４】
第一シリンダ３４は、例えば円筒の筒状シリンダであって、冷却水下流側に開口が設けられ、この開口から第一ピストン３２が挿入されており、冷却水上流側は塞がっている。第一シリンダ３４は、冷却水が流通する経路１１′の方向と筒状の第一シリンダ３４の軸方向とが一致するように配置され、経路１１′を開閉する第一弁体３１及び第二弁体４１よりも上流側に配置されている。すなわち、内部壁１１ｃと上流端壁１１ｄと下流端壁１１ｅとで囲まれた空間の外側に配置され、経路１１′の開閉状態にかかわらず、高温ワックス３３は常に冷却水と熱交換される。
【００４５】
複数の第一ステー３７は、第一シリンダ３４及び第一軸部３５を上流端壁１１ｄに支持する支持部材であり、これにより第一シリンダ３４及び第一軸部３５は動かないよう固定されている。第一ステー３７の冷却水上流側の端部は、第一シリンダ３４の上流側端部（すなわち、上流側の塞がった部分）に接続されている。第一ステー３７は、第一シリンダ３４の上流側端部から冷却水下流側の方向に向かって延設され、下流側にいくほど外側に広がり、第一ステー３７の冷却水下流側の端部は、上流端壁１１ｄに接続されている。なお、ここでは、第一ステー３７は第一シリンダ３４の周方向に等間隔に４箇所に設けられており、例えばワイヤーや板金等で形成される。
【００４６】
第一スプリング３６は、第一弁体３１と第一軸部３５の冷却水下流側の端部に設けられた鍔部３５ａとの間に第一軸部３５を中心として設けられ、常に第一弁体３１に閉鎖方向に付勢力を与えている。なお、高温ワックス３３が膨張する際に第一弁体３１に与える付勢力と、第一スプリング３６により第一弁体３１に常時与えられている付勢力は、高温ワックス３３による付勢力のほうが大きくなるように設定されている。すなわち、高温ワックス３３の収縮時は、第一スプリング３６による付勢力により第一弁体３１は確実に閉弁し、高温ワックス３３の膨張時は、高温ワックス３３による付勢力により第一スプリング３６の付勢力に抗して第一弁体３１が移動する。
【００４７】
次に、第二バルブ４０の構成要素について説明する。第二弁体４１は、上流端壁１１ｄと第一弁体３１と同一平面に設けられ、中心に第一弁体３１により閉鎖される円形の穴を有する円盤状の弁である。第二弁体４１は、第一弁体３１と上流端壁１１ｄとの間に設けられ、第一弁体３１の閉弁時に第一弁体とともに経路１１′を閉鎖する。円盤状の第二弁体４１の内側面には内側突起部４８ａが突設され、外側面には外側突起部４８ｂが突設されている。
【００４８】
図１（ｂ）に示すように、内側突起部４８ａは、その冷却水下流側の面が第一弁体３１の第一弁体上流面３１ａに当接し、第一弁体３１と第二弁体４１との間の経路（以下、第一経路という）１１′ａを閉鎖する。また、外側突起部４８ｂは、その冷却水上流側の面が上流端部１１ｄの冷却水下流側の面に当接し、第二弁体４１と上流端部１１ｄとの間の経路（以下、第二経路という）１１′ｂを閉鎖する。内側突起部４８ａにより、第一弁体３１は第二弁体４１よりも冷却水上流側へ移動することを阻止され、外側突起部４８ｂにより、第二弁体４１は上流端部１１ｄよりも冷却水上流側へ移動することを阻止される。
【００４９】
このように、第二弁体４１は、第二弁体４１が開弁状態のときに第一弁体３１の閉鎖方向への移動を阻止するように構成されている。つまり、第二弁体４１は、第一弁体３１がすでに閉鎖位置にある状態では第一弁体３１の開閉状態に何ら影響を与えないが、第二弁体４１が第一弁体３１とともに開放位置にある状態では、第一弁体３１の開放状態を維持するように働く。
【００５０】
図１（ａ）に示すように、第二ピストン４２は、第二シリンダ４４に内挿されて設けられ、第二シリンダ４４の閉鎖した端部側に第二軸部４５が接続され、第二シリンダ４４の開口側にロッド４９が連結されている。ロッド４９は、第二ピストン４２の移動に伴って第二弁体４１とともに第二ピストン４２の軸方向に移動し、作動状態と非作動状態とに変位される。ロッド４９は、第二ピストン４２と接続されていない側の端部がスイッチ２４に接続されており、スイッチ２４のオン／オフを切り替える。
【００５１】
第二シリンダ４４内には低温ワックス４３が収容され、低温ワックス４３は第二シリンダ４４に内挿された第二ピストン４２により密閉されている。第二ピストン４２に接続された第二軸部４５は、第二シリンダ４４の中心を貫通し、第二ピストン４２と逆側の端部に鍔部４５ａが設けられている。第二弁体４１は、この鍔部４５ａと複数の第二ステー４７を介して第二ピストン４２に接続されており、第二ピストン４２の移動に伴って移動し、第一経路１１′ａ及び第二経路１１′ｂの開放及び閉鎖を行う。
【００５２】
低温ワックス４３は、第二シリンダ４４の周囲を冷却水が流通することにより冷却水と熱交換し、膨張又は収縮により体積変化する。冷却水温度が第一温度Ｔ1よりも低い所定の第二温度Ｔ2以上では低温ワックス４３は膨張して付勢力を生成し、第二ピストン４２が第二シリンダ４４から押し出される。これにより、第二弁体４１は第二ピストン４２，第二軸部４５及び第二ステー４７を介して低温ワックス４３により開放方向に付勢力が与えられて移動して開弁する。また、同時にロッド４９が移動して作動状態とされる。このときの第二温度Ｔ2は、低温ワックス４３が膨張する温度（すなわち、融点）であり、第二温度Ｔ2は、冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0より低い温度である。一方、冷却水温度が第二温度Ｔ2未満では、低温ワックス４３は収縮した状態であるので、第二ピストン４２は移動せず第二シリンダ４４内に戻るため、第二弁体４１は閉弁する。このときロッド４９も第二弁体４１とともに元の非作動状態に戻る。
【００５３】
第二シリンダ４４は、例えば円筒の筒状シリンダであって、第二シリンダ４４の中に第二ピストン４２が挿入されている。第二シリンダ４４は、その軸方向が第一シリンダ３４の軸方向と一致するように配置され、経路１１′を開閉する第一弁体３１及び第二弁体４１よりも下流側に配置されている。すなわち、内部壁１１ｃと上流端壁１１ｄと下流端壁１１ｅとで囲まれた空間の内側に配置され、経路１１′が閉鎖されているときには低温ワックス４３の温度は上昇しない。したがって、低温ワックス４３が体積変化するのは、少なくとも経路１１′が開放されているときのみとなる。
【００５４】
なお、第二ピストン４２にロッド４９を介して接続されたスイッチ２４は、低温ワックス４３の収縮状態でオン状態となり、排熱回収を実施する。他方、第二ピストン４２が、低温ワックス４３の膨張により第二シリンダ４４から押し出される方向へ移動されるとオフ状態となり、排熱回収を停止する。
【００５５】
複数の第二ステー４７は、第二弁体４１を第二軸部４５に連結して支持する支持部材であり、これにより第二弁体４１が第二ピストン４２の移動に伴って開閉される。第二ステー４７の冷却水上流側の端部は、第二弁体４１の下流側の面に接続されており、この面から冷却水下流側の方向に向かって延設され、下流側にいくほど内側に狭まり、第二ステー４７の冷却水下流側の端部は鍔部４５ａに接続されている。なお、ここでは、第二ステー４７は第二弁体４１の周方向に等間隔に４箇所に設けられており、例えばワイヤーや板金等で形成される。
【００５６】
第二スプリング４６は、第二シリンダ４４の冷却水下流側の端面と鍔部４５ａとの間に第二軸部４５を中心として設けられ、第二弁体４１に対して常に閉鎖方向に付勢力を与えている。なお、低温ワックス４３が膨張する際に第二弁体４１に与える付勢力と、第二スプリング４６により第二弁体４１に常時与えられている付勢力は、低温ワックス４３による付勢力のほうが大きくなるように設定されている。すなわち、低温ワックス４３の収縮時は、第二スプリング４６による付勢力により第二弁体４１は確実に閉弁し、低温ワックス４３の膨張時は、低温ワックス４３による付勢力により第二スプリング４６の付勢力に抗して第二弁体４１が移動する。
【００５７】
第一バルブ３０及び第二バルブ４０の各構成要素は以上のように構成されている。これらのうち、高温ワックス３３を収容する第一シリンダ３４は、上流端壁１１ｄ，第一弁体３１及び第二弁体４１よりも冷却水上流側に設けられており、第一循環流路１１を流通する冷却水が常に第一シリンダ３４の周囲を流通している。また、低温ワックス４３を収容する第二シリンダ４４は、上流端壁１１ｄ，第一弁体３１及び第二弁体４１よりも冷却水下流側に設けられており、経路１１′が開通することで流れ込んできた冷却水が、第二シリンダ４４の周囲を流通する。すなわち、第一弁体３１及び第二弁体４１により経路１１′が閉鎖されている状態では、第一シリンダ３４にのみ冷却水の温度が影響し、第二シリンダ４４には冷却水の温度は影響しない。
【００５８】
［２．作用］
本実施形態にかかるサーモスタット２３は上述のように構成されているので、サーモスタット２３は以下のように動作する。まず、冷却水の温度に応じたサーモスタット２３の動作について、図４（ａ）〜図４（ｅ）を用いて説明する。
図４（ａ）は、第一循環流路１１を流通する冷却水の温度が第一温度Ｔ1未満の状態を示す。このとき、高温ワックス３３は収縮状態であるため、第一弁体３１は第一スプリング３６による付勢力により確実に閉弁し、経路１１′には冷却水は流通しない。そのため、第二シリンダ４４の周囲には冷却水が流通せず、たとえ冷却水の温度が第二温度Ｔ2以上に昇温されていても、低温ワックス４３には冷却水の影響は及ばず、第一温度Ｔ1未満であれば、ロッド４９は移動せず非作動状態にあるので、スイッチ２４はオン状態となる。このときのサーモスタット２３は非作動状態である。
【００５９】
図４（ｂ）は、冷却水の温度が第一温度Ｔ1以上になった時の状態を示す。このとき、第一シリンダ３４内の高温ワックス３３は、冷却水の熱により膨張し、第一ピストン３２を第一シリンダ３４から押し出して、第一弁体３１に対して開放方向に付勢力を与える。この付勢力により、第一弁体３１は、第一スプリング３６の付勢力に抗して移動されて開弁状態となり、第一経路１１′ａを開通させる。冷却水はこの第一経路１１′ａを通って経路１１′を流通し、第二シリンダ４４の周囲を流れる。
【００６０】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）からわずかに時間が経過し、経路１１′を第一温度Ｔ1以上に昇温された冷却水が流通している状態を示す。このとき、冷却水の温度は低温ワックス４３の融点である第二温度Ｔ2を超えているため、第二シリンダ４４の周囲を流通する冷却水の熱により低温ワックス４３は膨張し、第二ピストン４２を第二シリンダ４４から押し出して、第二弁体４１に対して開放方向に付勢力を与える。この付勢力により、第二弁体４１は、第二スプリング４６の付勢力に抗して移動されて開弁状態となる。この状態では、第二経路１１′ｂが開通される一方で第一経路１１′ａは閉鎖される。冷却水はこの第二経路１１′ｂを通って経路１１′を流通する。なお、第二弁体４１の移動（開弁）に伴ってロッド４９が移動して作動状態とされるため、スイッチ２４はオフ状態となる。このときのサーモスタット２３は作動状態である。
【００６１】
図４（ｄ）は、冷却水の温度が第二温度Ｔ2以上第一温度Ｔ1未満の状態を示す。このとき、冷却水の温度は低温ワックス４３の融点よりも高く、高温ワックス３３の融点よりも低い温度である。このため、低温ワックス４３は膨張したままであり、第二弁体４１は開弁状態に維持されている。一方、第一シリンダ３４内の高温ワックス３３は収縮し始めるため、これに伴い第一ピストン３２が第一シリンダ３４内に移動しようとする。しかし、第二弁体４１の内側突起部４８ａが、第一弁体３１の第一弁体上流面３１ａに当接して、第一弁体３１の閉鎖動作を阻止する。これにより、冷却水の温度が高温ワックス３３の膨張／収縮する温度である第一温度Ｔ1未満になっても、第二温度Ｔ2以上の間は第一弁体３１及び第二弁体４１は閉弁せず、経路１１′は開通状態となる。なお、このとき、ロッド４９も作動状態に維持されているので、スイッチ２４はオフ状態のままである。
【００６２】
図４（ｅ）は、冷却水の温度が第二温度Ｔ2未満になった状態を示す。このとき、経路１１′を流通する冷却水の温度は低温ワックス４３の膨張／収縮する温度である第二温度Ｔ2未満となったため、低温ワックス４３は収縮し、これに伴い第二ピストン４２が第二シリンダ４４内に移動する。そして、第二ピストン４２の移動に伴い、さらに第一スプリング３６及び第二スプリング４６の付勢力により、第一弁体３１及び第二弁体４１が共に閉弁し、経路１１′が閉鎖される。なお、第二ピストン４２の移動に伴ってロッド４９も非作動状態に戻るため、スイッチ２４はオン状態となる。このとき、サーモスタット２３は非作動状態となる。
【００６３】
以上が冷却水の温度に応じたサーモスタット２３の動作である。次に、このサーモスタット２３の動作に応じて実施される排熱回収について、図５及び図６も用いて説明する。
図５及び図６に示すように、時刻ＡSにおいてエンジン１の始動を開始する。このときの冷却水の温度は第二温度Ｔ2よりも低温な温度ＴSである。エンジン１の冷間始動時は、冷却水の温度が第一温度Ｔ1未満であるため、図６に示すようにサーモスタット２３は作動されず、スイッチ２４はオン状態とされている。これにより、排気切替弁２２は開弁されて排熱回収が実施される。冷却水は、排熱回収により昇温され、徐々に温度が上昇する。このときのサーモスタット２３の状態が図４（ａ）である。
【００６４】
冷却水の温度が上昇し、冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0よりも高くなった時刻Ａ1を過ぎてもサーモスタット２３は図４（ａ）の状態に維持されたままである。この状態では、低温ワックス４３は反応せず、第二ピストン４２は移動しないため、スイッチ２４はオン状態のままを維持し、排熱回収は続行される。すなわち、ラジエータ４による冷却水の冷却と、排熱回収器２による排熱回収とが並行して行われる。なお、このときラジエータ４では走行風による冷却のみ行われ、冷却ファン６は未だ稼働していない。そのため、冷却水はラジエータ４により冷却されながらも、排熱回収器２による排気と冷却水との間の熱交換、及び、エンジン１の熱により温度上昇し続ける。この間、オイルウォーマ７によるエンジンオイルやトランスミッションオイル等のオイル類の昇温が継続される。
【００６５】
冷却水の温度が第一温度Ｔ1に達する時刻Ａ2になると、図４（ｂ）に示すように、高温ワックス３３が膨張し始め、第一弁体３１が開弁することで経路１１′内に冷却水が流通し始める。そして、このとき冷却水はすでに低温ワックス４３が膨張する温度を超えているので、図４（ｃ）に示すように、第二弁体４１が完全に開弁するとともにスイッチ２４がオフ状態とされる。これにより、サーモスタット２３が作動状態となり、排気切替弁２２は閉弁されて排熱回収が停止される。
【００６６】
排熱回収が停止されると、冷却水はラジエータ４により冷却され、徐々に温度が低下し、時刻Ａ4では、エンジン１は適温（冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0）に保持される。この状態においても、冷却水の温度は未だ第二温度Ｔ2以上であるので、図４（ｄ）に示すように、低温ワックス４３の膨張状態が維持されてスイッチ２４はオフ状態のままである。なお、このとき、高温ワックス３３はすでに収縮状態となっているが、低温ワックス４３により第二弁体４１が開弁状態とされているため、第一弁体３１は、第二弁体４１の内側突起部４８ａにより移動が阻止されて開弁状態に保持される。
【００６７】
そして、外気温度の低下や暖房要求の上昇等、何らかの要因により冷却水の温度がラジエータ４の開弁温度Ｔ0よりも低下して第二温度Ｔ2以下に達する時刻Ａ5になると、図４（ｅ）に示すように、低温ワックス４３も収縮状態となり、第一弁体３１と第二弁体４１により経路１１′が閉鎖され冷却水の流通が遮断されてサーモスタット２３が非作動状態に戻るため、スイッチ２４は再びオン状態とされて排熱回収が再開される。
【００６８】
［３．効果］
以上のように、本発明のサーモスタット２３によれば、第一弁体３１及び第二弁体４１よりも上流側に高温ワックス３３を収容する第一シリンダ３４が配置され、下流側に低温ワックス４３を収容する第二シリンダ４４が配置されるため、経路１１′を流通する冷却水の温度が第一温度Ｔ1以上で第一弁体３１が開弁状態となり経路１１′が開放され、第一弁体３１の開弁に伴い第二弁体４１も開弁状態となる。また、経路１１′を流通する冷却水の温度が第一温度Ｔ1よりも低い第二温度Ｔ2未満で第二弁体４１が閉弁状態となり、第一弁体３１とともに経路１１′が閉鎖される。そのため、第二弁体４１とともに移動するロッド４９は、冷却水の温度が第一温度Ｔ1以上に上昇したときに移動して作動状態とされ、かつ、第二温度Ｔ2未満まで低下したときに非作動状態に戻されることとなる。
【００６９】
つまり、サーモスタット２３が作動状態となる温度（すなわち、ロッド４９が作動状態に移動する温度）とサーモスタット２３が非作動状態となる温度（すなわち、ロッド４９が非作動状態に戻る温度）に大きな温度幅のヒステリシスを機械的に生じさせることができる構成となっている。したがって、機械的に作動するサーモスタット２３の作動特性に大きな温度幅のヒステリシスを持たせることができるので、経路１１′を流通する冷却水の温度が第一温度Ｔ1以上で排熱回収を停止し、冷却水の温度が第一温度Ｔ1よりも低い第二温度Ｔ2未満になったときに排熱回収を再開させるという制御を機械的に実施することが可能となる。また、機械的に作動するサーモスタット２３であるため、コントローラや電気配線が不要であり、装置構成を簡素にすることができる。
【００７０】
また、サーモスタット２３の第一付勢手段が、第一ピストン３２と、高温ワックス３３と、第一シリンダ３４とから構成され、同様に、第二付勢手段が、第二ピストン４２と、低温ワックス４３と、第二シリンダ４４とから構成されているため、冷却水の温度変化に応じて第一付勢手段と第二付勢手段がそれぞれ確実に作動されるので、簡素な構成でサーモスタット２３の作動特性に大きな温度幅のヒステリシスを機械的に生じさせることができる。
【００７１】
また、第一弁体３１及び第二弁体４１が、第一スプリング３６及び第二スプリング４６により常に閉鎖方向へ付勢力を与えられているため、第一弁体３１及び第二弁体４１を確実に閉弁することができるので、サーモスタット２３の作動がより確実となる。
また、第二弁体４１に内側突起部４８ａが設けられ、第二弁体４１が開弁状態のときに第一弁体３１の閉鎖方向への移動を阻止するように構成されているため、冷却水の温度が第一温度Ｔ1未満になっても第一弁体３１が閉弁されず、冷却水の流通する流路が大きく確保されるので、冷却水の温度変化に対応しやすく、サーモスタット２３の作動の確実性が向上される。
【００７２】
また、上記のような排熱回収システムに本サーモスタット２３を適用した場合、オイルウォーマ７に高温の冷却水を長時間供給することができ、冷却水よりも温度上昇が緩やかなオイル類を十分昇温させることができる。つまり、エンジン１の始動直後におけるサーモスタット２３の開弁する温度Ｔ1、すなわち、排熱回収を停止する温度を、冷却切替弁５の開弁温度Ｔ0よりも高温に設定でき、ヒステリシスの幅を増大させることができる。
【００７３】
［４．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、図７に示すように、第一バルブ３０の複数の第一ステー３７の冷却水下流側の端部を、第二バルブ４０が経路１１′上に設けられた際に、第二弁体４１の冷却水上流側となる面に接続してもよい。この場合であっても、第一シリンダ３４及び第一軸部３５は、第二弁体４１の移動に伴って第一シリンダ３４及び第一軸部３５の軸方向に移動すること以外は、上記した作用と同様の作用及び効果を得ることができる。なお、この場合、第二バルブ４０の第二スプリング４６は、第二弁体４１を確実に閉鎖状態にするために備えられていることが好ましい。
【００７４】
また、上記実施形態では、排熱回収システムの排熱切替弁の一部にサーモスタットを組み込んだ例で説明したが、本サーモスタットは上記の排熱回収システムに限らず、様々な流体の熱交換回路内に適用することが可能である。
また、第一循環流路１１から分岐させた経路１１′にサーモスタットを配置した例で説明したが、サーモスタットの配置はこれに限られず、第一循環流路１１のような経路がない、１本の経路上に設けてもよい。
【００７５】
また、図１や図７に示すサーモスタット２３において、第一シリンダ３４内に収容された高温ワックス３３が、第一ピストン３２により確実に密閉され、且つ、十分な膨張率を持っていれば、高温ワックス３３の体積変化による付勢力のみで第一弁体４１を開閉することが可能であるため、この場合は、第一スプリング３６は設けられていなくてもよい。同様に、第二シリンダ４４内に収容された低温ワックス４３も、第二ピストン４２により確実に密閉されていれば、第二スプリング４６は設けられていなくてもよい。
【００７６】
また、第一ステー３７の材質や数は上記実施形態に限られず、第一シリンダ３４及び第一軸部３５を支持できる構成であればよい。同様に、第二ステー４７の材質や数も上記実施形態に限られず、第二弁体４１を第二軸部４５に接続し、第二弁体４１を支持できる構成であればよい。
また、作動流体は冷却水に限られず、液体でも気体でもよく、作動体もワックスに限らず、温度に応じて付勢力を発揮するもの、例えば熱膨張体のようなものであればよい。また、付勢部材はスプリングに限られず、例えばゴムのような弾性体であってもよい。
【００７７】
また、第二シリンダ４４内であって、低温ワックス４３と第二ピストン４２との間にヒーターを設け、第二弁体４１を強制的に閉鎖するような構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００７８】
１  エンジン
３  排熱回収切替弁
１１  第一循環流路
１１′  経路
２０  排気管
２２  排気切替弁
２３  サーモスタット
２４  スイッチ
３０  第一バルブ
３１  第一弁体
３２  第一ピストン（第一付勢手段）
３３  高温ワックス（第一付勢手段，第一作動体，第一ワックス）
３４  第一シリンダ（第一付勢手段）
３６  第一スプリング（第一付勢部材）
４０  第二バルブ
４１  第二弁体
４２  第二ピストン（第二付勢手段）
４３  低温ワックス（第二付勢手段，第二作動体，第二ワックス）
４４  第二シリンダ（第二付勢手段）
４６  第二スプリング（第二付勢部材）
４９  ロッド（駆動部）
Ｔ0  冷却切替弁の開弁温度（開弁温度）
Ｔ1  高温ワックスの融点（第一温度）
Ｔ2  低温ワックスの融点（第二温度）
ＴMAX  冷却水の許容温度
【図１】
2012097587.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012097587.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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