(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の装置ハウジングを備え、かつ該装置ハウジング内に形成した被制御流体の流通孔の内部に、サーモスタットバルブの弁体を構成するサーモエレメント組立体が該流通孔を遮る状態で組み込まれるとともに、該装置ハウジングの一部に前記被制御流体の温度を検出する温度センサの取付部が設けられているサーモスタット装置であって、
前記サーモエレメント組立体を構成するばね受けフレームは、その外周部に設けた係止片を、前記流通孔の内壁から流通孔内側に向かって突出する支持段部に対して係止させることにより該流通孔を遮るように配置されるとともに、この組み込み時において流通孔内壁と該フレームの外周部との間に形成される空隙部よりも大きい面積をもつ流通用開口が形成されており、
前記温度センサの感温部先端は、前記装置ハウジングの流通孔内部において前記流通孔の内壁から流通孔内側に向かって突出して形成されている支持段部に対し、該流通孔の周方向において対応し、かつ該流通孔の軸方向にずれた位置であって、該支持段部の内側面よりも前記流通孔内で該支持段部の内側面よりも前記流通孔から退出した状態で取付けられていることを特徴とするサーモスタット装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば自動車等に使用される内燃機関（以下、エンジンという）の冷却水温度を可変制御するエンジンの冷却水温度制御系において、水温可変制御を行うためのサーモスタット装置に関し、特にサーモスタットバルブを構成する弁体としてのサーモエレメント組立体や冷却水温度を検出する温度センサの取付け構造を改良したサーモスタット装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばエンジン等の冷却水系に配置されるサーモスタット装置は、冷却水系の循環流路内を流れる冷却液の温度変化を感知して膨張・収縮する熱膨張体を内蔵するサーモエレメントを備え、この熱膨張体の膨張・収縮に伴う体積変化により弁体の開閉を行って、冷却液を所定の温度に保持する機能とするものであり、従来から種々の構造のものが知られている。
【０００３】
たとえばドイツ国特許第２２３９２０１号には、サーモスタットバルブをケーシング内に一体的に設けてなる構造が開示されている。すなわち、樹脂製ケーシング一体型のワックス式サーモエレメントにおいて、感温素子であるワックスエレメントを組み付ける際に、ケーシングを逆向きでセットし、これにリターンスプリングを置き、次いでワックスエレメントを挿入し、最後にばね受けフレームでリターンスプリングを圧縮しながら足部に引っ掛ける構造であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来構造では、サーモスタットバルブを組み付ける際の工数が多く、またエレメントの組付けが困難となるおそれがあった。さらに、足部がケーシングから延出しているために強度面で問題があった。すなわち、使用しているうちに該足部が開き気味になったり、クラックが入る等の問題を生じるおそれがあり、これを解決するためにケーシング及び足部を堅牢な構造で形成する必要があり、肉厚が厚くなり小型化が困難であるとともに、手間がかかるとともにコスト高となる等の不具合もあった。
【０００５】
また、上述したようなサーモスタット装置にあっては、冷却水系での冷却水温を検出する温度センサを付設する必要があることから、該ケーシングの一部に温度センサを付設することが望まれている。
しかし、従来装置では、前記ケーシングの構造やこれに付設されるサーモエレメントなどによるサーモスタットバルブ構造が複雑であることから、該温度センサを一体的に付設することが困難であった。
特に、このような温度センサには、ケーシング内においてバルブ構成部品の組付けに邪魔とならず、また正確な冷却水温度を感知するために適正な位置に簡単に組み込んで取付けできるとともに、ケーシング内を流れる冷却水の抵抗とならないようにすること等が望まれているものであり、このような要請に応えることができるような対策を講じることが必要となっている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、装置ハウジングにおいて温度センサの感温部がサーモエレメント組立体を構成するフレームの取付時に邪魔にならないように構成するとともに、ハウジング内の流通路を遮るようにエレメントを組み込んだ際に、該流通路を流れる被制御流体の流れに抵抗とならないように構成することができるサーモスタット装置を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係るサーモスタット装置は、樹脂製の装置ハウジングを備え、かつ該装置ハウジング内に形成した被制御流体の流通孔の内部に、サーモスタットバルブの弁体を構成するサーモエレメント組立体が該流通孔を遮る状態で組み込まれるとともに、該装置ハウジングの一部に前記被制御流体の温度を検出する温度センサの取付部が設けられているサーモスタット装置であって、前記サーモエレメント組立体を構成するばね受けフレームは、その外周部に設けた係止片を、前記流通孔の内壁から流通孔内側に向かって突出する支持段部に対して係止させることにより該流通孔を遮るように配置されるとともに、この組み込み時において流通孔内壁と該フレームの外周部との間に形成される空隙部よりも大きい面積をもつ流通用開口が形成されており、前記温度センサの感温部先端は、前記装置ハウジングの流通孔内部において前記流通孔の内壁から流通孔内側に向かって突出して形成されている支持段部に対し、該流通孔の周方向において対応し、かつ該流通孔の軸方向にずれた位置であって、該支持段部の内側面よりも前記流通孔内で該支持段部の内側面よりも前記流通孔から退出した状態で取付けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、温度センサの感温部先端を、装置ハウジングの流通孔内に対して、該流通孔内に組み込まれるサーモエレメント組立体のばね受けフレームの取付けの際に邪魔とならないように該フレームを係止する支持段部を利用して取付けることができるのである。
【０００９】
また、本発明によれば、装置ハウジングの流通孔内にサーモエレメント組立体を組み込み、該組立体を構成するばね受けフレームをバヨネット方式により流通孔を遮る状態で支持段部に係止させた際に、フレーム外周部と流通孔内壁との間の空隙部よりもフレームに設けた流通用開口を大きく構成することにより、フレーム強度を確保しつつ流通孔を流れる被制御流体を円滑な流れに確保することができるのである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１ないし図６は本発明に係るサーモスタット装置の一実施の形態を示すものである。
これらの図において、図３ないし図５を用いて、符号１０で示すサーモスタット装置の概略構成を以下に説明する。
【００１１】
このサーモスタット装置１０は、サーモスタットバルブ１３（以下、バルブという）のバルブボディと兼ねる装置ハウジング１１を備えている。この装置ハウジング１１は、全体が縦長型の筒体として形成され、その内部には、一部に屈曲部１２ａを介して上下に延びる流通孔１２が形成されている。なお、前記流通孔１２の下方には図示しないエンジンの冷却水系が接続され、流通孔１２の上方は図示しないラジェータに接続されている。また、前記ハウジング１１は、高温化した冷却水温度に十分耐えうることができる耐熱プラスチック等の樹脂素材により一体的に形成されている。勿論、用途によっては金属製のものでもよい。
【００１２】
前記流通孔１２において、屈曲部１２ａから下側の流通孔１２にかけての部分が、サーモスタットバルブ１３の弁体を構成するサーモエレメント組立体１５の組み込み部となるところである。
【００１３】
前記ハウジング１１において、上記のバルブ１３の組み込み部分の外側には、図４に示されるように、該バルブ１３のエンジン側の冷却水を、インタクーラ、インテークマニホールド、ヒータ回路に導く通路を構成する筒状部１６，１７，１８が突設されるとともに、該流通孔１３内の冷却水温度を検出する温度センサ２１を取り付ける筒状取付部２０が、同様にハウジング１１の外側から突設されている。なお、図中１１ａは、ハウジング１１を図示しないエンジンルーム内の適宜の位置に固定するための取付用ボスである。
【００１４】
前記サーモエレメント組立体１５は、図３および図５に示されるように、前記流通孔１２の一部に形成した小径部による弁座３１に対して着座する弁体である円盤状のバルブプレート３２と、該バルブプレート３２を常時弁閉状態となるように付勢するバルブスプリング３３と、該バルブスプリング３３のばね受けとなるばね受けフレーム３４と、該バルブの閉弁、開弁動作を流通孔１２内の被制御流体である冷却水温度によって制御するサーモエレメント３５とを予め組み立てることによって構成されている。なお、図中３６はストップリング、３７はゴムカバーである。
【００１５】
前記サーモエレメント３５は、バルブ駆動部として機能するところであり、冷却水温度を感温して内装したワックス３５ｂの膨張によりピストン３５ａを伸張させる機構をもつが、その詳細は周知の通りであり、ここでの具体的な説明は省略する。
また、バルブプレート３２には、ジグルバルブが付設されている。
【００１６】
このような構成において、図３に示す開弁状態で冷却水温度が上昇し所定温度になると、ワックス３５ｂの膨張によってサーモエレメント３５のピストン３５ａが伸張し、結果としてサーモエレメント組立体１５を構成するバルブプレート３２が、図６に示すようにバルブスプリング３３を撓ませながら下方に移動し、弁座３１から離れて弁開状態になる。したがって、流通孔１２内の冷却水は、エンジン側からラジェータ側に所要の流量で流れることになる。
【００１７】
また、上述した構成によるサーモスタット装置１０は、装置ハウジング１１における下側の流通孔１２に対して、前記サーモエレメント組立体１５を組み込み、前記ばね受けフレーム３４を流通孔１２の内壁部に係止して固定するとともに、前記温度センサ取付部２０に温度センサ２１を感温部２１ａが流通孔１２内に臨むようにして組付けることによって、組み立てられる。
【００１８】
ここで、前記ハウジング１１における下側流通孔１２は、前記屈曲部１２ａに向かって段階的に孔径が縮小するように構成されている。そして、このような流通孔１２の内壁において、前記ばね受けフレーム３４を係止する部分には、内壁から内側に向かって突出する少なくとも数カ所の複数（ここでは３箇所）の鉤状の支持段部４１が設けられるとともに、該支持段部４１に隣接した部分には、流通孔１２の下端から屈曲部１２ａに至る孔径を確保し、バネ受けフレーム３４を取り付ける際に係止片４３を案内するような案内溝４２が形成されている。なお、支持段部４１の一部には、係止突起４１ａが屈曲部１２ａ側に向かって突出し、ばね受けフレーム３４をバヨネット方式で固定できるようになっている。
【００１９】
一方、ばね受けフレーム３４は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、流通孔１２の孔径よりも僅かに小さい円盤状を呈するとともに、外周部の３箇所には、前記支持段部４１に対して前記屈曲部１２ａ側から係止される係止片４３が突設されている。しかも、この係止片４３の下方には、係合溝部４３ａが形成され、これが、前記支持段部４１の一部に設けた係止突起４１ａに係止されることにより、該ばね受けフレーム３４を支持段部４１に対して位置ずれしない状態で係止できるようになっている。
【００２０】
このような構成において、ばね受けフレーム３４は、ハウジング１１の下方から、それぞれの係止片４３を案内溝４２の位置に周方向の位置を合わせて押し込むことにより、係止段部４１部分を通過して屈曲部１２ａ側に位置させることができる。この状態において、該ばね受けフレーム３４を周方向に回転させ、支持段部４１の係止突起４１ａに係止片４３の係合溝部４３ａを係合させることにより、ばね受けフレーム３４を、ハウジング１１に組付け固定することができる。
勿論、このばね受けフレーム３４の組み込みは、図５に示すようなサーモエレメント組立体１５の組立状態において、スプリング３３を撓ませながら行うものであり、これによってサーモエレメント組立体１５の組み込み、固定が簡単に行えるものである。
【００２１】
本発明によれば、上述したような構成によるサーモスタット装置１０において、前記温度センサ２１の取付部２０を、該温度センサ２１を装置ハウジング１１に取付けた際に、図１（ａ），（ｂ）に示すように、該温度センサ２１の感温部２１ａ先端が、前記装置ハウジング１１の流通孔１２内において前記サーモエレメント組立体１５を構成するばね受けフレーム３４を係止するために前記流通孔１２の内壁から突出して形成されている鉤状の支持段部４１よりも前記流通孔１２内に突出しない位置で、ばね受けフレーム３４より冷却水の流れ方向の上流側に臨んで取付けられるように構成している。
【００２２】
このような構成によれば、温度センサ２１の感温部２１ａ先端を、装置ハウジング１１の流通孔１２内に対して、該流通孔１２内に組み込まれるサーモエレメント組立体１５のばね受けフレーム３４の取付けの際に邪魔とならないように該ばね受けフレーム３４を係止する支持段部４１の膨出を利用して該ばね受けフレーム３４の上流側に取付けることができる。
したがって、該取付部２０に対して温度センサ２１を組み付けた状態でも、サーモエレメント組立体１５を何らの支障もなく流通孔１２内に組み込み、かつ前述したようにばね受けフレーム３４を押し込むとともに回転させて係止することが、何らの邪魔になることもなく行えるものである。
さらに、前記支持段部４１に冷却水が当たることによって冷却水が撹拌されるので冷却水温度がより均一となり前記温度センサ２１で正確な温度検知が可能となる。ここで、上述した温度センサ２１は、ハウジング１１の取付部２０への組み込み後に熱融着で一体的に固着されるものであるから、上述した利点は大きい。
【００２３】
また、本発明によれば、上述した構成において、サーモエレメント組立体１５を構成するばね受けフレーム３４は、前記流通孔１２の内壁から突出している支持段部４１に対して係止片４３を係止させることにより該流通孔１２を遮るように配置されるが、この組み込み時において流通孔１２内壁と該ばね受けフレーム３４の外周部との間に形成される空隙部よりも大きい面積をもつ流通用開口３４ａを形成している。
【００２４】
このような構成によれば、装置ハウジング１１の流通孔１２内にサーモエレメント組立体１５を組み込み、該組立体１５を構成するばね受けフレーム３４をバヨネット方式により流通孔１２を遮る状態で支持段部４１に係止させた際に、ばね受けフレーム３４外周部と流通孔１２内壁との間の空隙部よりもばね受けフレーム３４に設けた大きい流通用開口３４ａにより、フレーム強度を確保しつつも流通孔１２を流れる冷却水に対して通水抵抗となることを防ぎ、十分な流量とその円滑な流れを確保することができるという利点がある。
【００２５】
なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、装置ハウジング１１、サーモエレメント組立体１５を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
また、上述した実施の形態では、エンジンの冷却水系に用いられるサーモスタット装置１０である場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、この種のサーモスタット装置１０を必要とする機器、装置であれば適用して効果を発揮し得るものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るサーモスタット装置によれば、温度センサの感温部先端が、装置ハウジングの流通孔内部において流通孔内壁から流通孔内側に向かって突出して形成されている支持段部に対し、該流通孔の周方向において対応し、かつ該流通孔の軸方向にずれた位置であって、該支持段部の内側面よりも流通孔内で該支持段部の内側面よりも前記流通孔から退出した状態で取付けられるから、温度センサの感温部先端を、流通孔内へのサーモエレメント組立体のばね受けフレームの取付けの際に邪魔とならないように取付けることができる。
【００２７】
さらに、このような本発明によれば、温度センサ専用にフレーム支持段部とは別個に段部を形成し遮る必要もないので、該温度センサの感温部先端は、流通孔内での流体の流れに対しては、フレーム支持段部によって遮られるため、通水抵抗となるおそれが少ないばかりでなく、温度センサの感温部先端が流体の水圧を受けることが軽減されるため、センサ自体の長寿命化を図ることができる。
【００２８】
また、本発明によれば、サーモエレメント組立体を構成するばね受けフレームを流通孔内に配置しているから、従来のような足部のように強度的に問題となることはなくなり、しかもフレームは十分な面積をもつ流通用開口と強度を有しているから、流体流量の確保が確実に行え、結果として最小の通路開口径で最大の流量を確保することができるので、ケーシング全体を肉厚化することなく堅牢な構造とすることができるため、サーモスタット装置の小型化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るサーモスタット装置の一実施の形態を示し、（ａ）は本発明の要部であるハウジング本体におけるサーモエレメント組立体の組付け部の概要を示す概略斜視図、（ｂ）は該組付け部に近接するセンサ本体の感温部の組付け部を説明するための概略分解斜視図である。
【図２】  （ａ）は同じくハウジング本体におけるサーモエレメント組立体の組付け部において該組立体を構成するフレームの組み込み状態を示す概略断面図、（ｂ）は組み込まれるフレームの概要を示す概略斜視図である。
【図３】  本発明に係るサーモスタット装置の概要を説明するための概略断面図である。
【図４】  図３の概略平面図である。
【図５】  図３の要部を分解して示す概略分解斜視図である。
【図６】  サーモエレメントによるサーモスタット作動弁の開弁状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０…サーモスタット装置、１１…装置ハウジング、１２…流通孔、１２ａ…屈曲部、１３…サーモスタットバルブ、１５…サーモエレメント組立体、２０…温度センサ取付部、２１…温度センサ、２１ａ…感温部、３１…弁座、３２…バルブプレート、３３…バルブスプリング、３４…ばね受けフレーム、３４ａ…流通用開口、３５…サーモエレメント、３５ａ…ピストン、３５ｂ…熱膨張体、４１…支持段部、４１ａ…係止突起、４２…案内溝、４３…係止片、４３ａ…係合溝部。
【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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