JP5102681B2 - 流体制御装置の流体排出構造 - Google Patents

Description

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）を冷却する冷却水の冷却水回路等に用いられる流体温度により流路を開閉したり切換えを行うサーモエレメントまたはこのサーモエレメントに一体的に構成された弁体を備えた流体制御装置などにおいて、エア抜き、水抜き、オイル抜き等を行うために用いて好適な流体制御装置の流体排出構造に関する。

たとえば自動車用エンジンにおいて、これを冷却するためには、一般にはラジエータを用いた水冷式の冷却システムが使用されている。そして、この種の冷却システムにおいては、エンジンに導入する冷却水の温度を制御できるように、ラジエータ側に循環させる冷却水量を調節する熱膨張体を内蔵したサーモエレメントを用いたサーモスタットが使用されている。

ところで、このような冷却システムにおいて、冷却水を充填する際の配管内のエア溜まりを解消するために、従来ラジエータのアッパタンクに設けたラジエータキャップやエンジンなどの高さ方向の位置関係を調整することが必要であったことによる不具合を解消するために、サーモスタットのハウジング上部にエア抜き用のコックを設けた構造を採用し、これにより冷却水配管のエア溜まりによるキャビティションの防止およびウォータポンプへのエアの噛み込み等を防止するようにした構造のものが従来から知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開昭平５９−１８２２４号公報

しかし、上述した従来構造では、エア抜き用コックとして、ねじ式のものを用いているため、エア抜き時に工具等を必要とし、エア抜き操作が面倒かつ煩雑であり、またエンジン等の振動によりコックが緩んで冷却水が外部に排出されたり、エアが冷却水通路中に進入したりする等の不具合を生じる虞れがあった。

また、ねじ式構造のコックでは、ハウジングにねじ部を切削加工などで設ける必要があり、製造コストが嵩み、またシール用のＯリングがねじ溝や横断する通路等に挟まれて切れたりする等の問題を生じる虞れもあった。

さらに、このような問題は、各種の流体制御装置において、その流体通路からの流体を外部に排出する際にも同様に生じるものであり、このような点を考慮し、何らかの対策を講じることが望まれている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、たとえばエンジンの冷却水通路からのエア抜きを行うエア抜き部、水抜きを行う水抜き部、オイル循環回路に設けられる前記流体制御装置であればオイル抜きを行うオイル抜き部などの流体排出部を、流体温度により流路開閉、切換えを行う流体制御装置の一部に簡易型構造により設け、しかも簡単かつ確実にエア抜き、水抜き、オイル抜き等の流体排出が行えるように構成してなる流体制御装置の流体排出構造を得ることを目的とする。

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）に係る流体制御装置の流体排出構造は、ハウジング内で流体通路を開閉するように配置されるサーモエレメントまたはこのサーモエレメントに一体的に構成された弁体を備えてなる流体制御装置において、前記ハウジングの一部に設けられた流体排出部を備え、この流体排出部は、ハウジングの一部に開口するように形成されたコック保持孔と、このコック保持孔に摺動自在に保持されハウジング外部から外方端が押圧操作される流体排出用コックと、前記コック保持孔の長手方向の一部からハウジング外部に開口する流体排出孔と、ハウジング内部に設けられ流体排出用コックを常時外方に付勢してコック外方端をハウジングから外方に突出させるばね手段とから構成され、常時は流体排出用コックがばね手段により外方に付勢されることによりハウジング内部の流体通路と流体排出孔とを遮断し、コック外方端が押圧操作さればね手段の付勢力に抗してコック保持孔内に押し込まれることによりハウジング内部の流体通路を流体排出孔に連通させる流体排出回路を、前記流体排出用コックとコック保持孔とで構成するとともに、前記サーモエレメントを付勢する付勢手段と、前記流体排出用コックを付勢するばね手段とを共用化していることを特徴とする。

本発明（請求項２記載の発明）に係る流体制御装置の流体排出構造は、ハウジング内で流体通路を開閉するように配置されるサーモエレメントに一体的に構成された弁体を備えてなる流体制御装置において、前記ハウジングの一部に設けられた流体排出部を備え、この流体排出部は、ハウジングの一部に開口するように形成されたコック保持孔と、このコック保持孔に摺動自在に保持されハウジング外部から外方端が押圧操作される流体排出用コックと、前記コック保持孔の長手方向の一部からハウジング外部に開口する流体排出孔と、ハウジング内部に設けられ流体排出用コックを常時外方に付勢してコック外方端をハウジングから外方に突出させるばね手段とから構成され、常時は流体排出用コックがばね手段により外方に付勢されることによりハウジング内部の流体通路と流体排出孔とを遮断し、コック外方端が押圧操作さればね手段の付勢力に抗してコック保持孔内に押し込まれることによりハウジング内部の流体通路を流体排出孔に連通させる流体排出回路を、前記流体排出用コックとコック保持孔とで構成するとともに、前記弁体を付勢する付勢手段と、前記流体排出用コックを付勢するばね手段とを共用化していることを特徴とする。

以上説明したように本発明に係る流体制御装置の流体排出構造によれば、簡単な構成であるにもかかわらず、たとえば冷却水充填の際などのような流体制御装置への流体充填時などにおいて工具を必要とせずに、ハウジング外部からの押圧操作を行うだけで簡単に流体排出用コックを作動させることができ、簡単かつ確実にエア抜き、水抜き、オイル抜き等といった流体排出を行うことができ、利便性を向上させることができる。

また、本発明によれば、ねじ式コックではないため、たとえばエンジン等の振動によりコックが緩んで冷却水が排出されたり、エアが冷却管内に進入したりすることがなくなる。

さらに、ねじ式コックでは、締め込む際にＯリングがねじ溝や横断する通路等に挟まり切れてしまうという問題を生じる虞れがあるが、本発明によれば、そのような問題は生じない。

また、ねじ式コックでは、螺合部に切削加工が必要であったが、本発明ではそのような切削加工は不要となり、さらに樹脂化が可能であるため、製造コストを抑制できるという利点もある。

さらに、本発明によれば、流体通路を開閉するように配置されるサーモエレメントまたはこのサーモエレメントに一体的に構成された弁体を、キャップに付勢するばねで流体排出用コックをも付勢するように構成しているから、流体排出用コックのために別にばね手段を準備する必要はなく、全体としての構成部品点数が少なくてよく、軽量化、さらに小型化を図ることができる。

図１ないし図３は本発明に係る流体制御装置の流体排出構造、エア抜き構造、水抜き構造およびオイル抜き構造の一実施形態を示すものであり、たとえば流体制御装置において、サーモスタットにおけるエア抜き構造に適用した場合を説明する。

これらの図において、符号１０で示すサーモスタットは、従来から周知にように、エンジンの冷却水回路（図示せず）の一部に設けられ冷却水量を制御するものであり、エンジンのウォータジャケットの出口側などに設けられるハウジング１１と、該ハウジング１１の下端開口を閉塞するキャップ１２とを備えている。なお、１３はハウジング１１に設けられたエンジン側に連通する入口側筒部、１４はキャップ１２に設けられラジエータ側に連通する出口側筒部（図３参照）である。

サーモスタット１０は、前記ハウジング１１内に形成される冷却水通路１５を開閉するように配置されて弁体としても機能するサーモエレメント２１を備え、このサーモエレメント２１は、ハウジング１１内の筒状空間１６内で上下動自在に保持されている。このサーモエレメント２１の下端にはガイド２２を介してピストン２３が設けられ、冷却水通路１５内の冷却水温度が所定温度以上になったときにピストン２３が突出する方向に押し出され、これによりサーモエレメント２１が筒状空間１６内で上方に移動し、キャップ１２の段差部との間に形成された締め切り部が開放されることにより、冷却水をエンジン側からラジエータ側に流すように構成されている。

図中２４はハウジング１１の筒状空間１６内でサーモエレメント２１を上下動可能に保持するリブ、２５はサーモエレメント２１の上部に配置されサーモエレメント２１に常時閉動作方向に付勢力を与えるばね手段である。

本発明によれば、上述したサーモスタット１０のハウジング１１において、ハウジングの上部にエア抜き部３０を設けたところに特徴を有している。
このエア抜き部３０は、ハウジング１１の上端部に開口するように形成されたコック保持孔３１と、このコック保持孔３１に摺動自在に保持されハウジング１１外部から外方端３２ａが押圧操作されるエア抜きコック３２と、前記コック保持孔３１の長手方向の一部からハウジング１１外部に開口するエア抜き孔３３と、ハウジング１１内部に設けられエア抜きコック３２を常時上方に付勢してコック外方端３２ａをハウジング１１から上方に突出させるばね手段２５とから構成されている。

そして、常時はエア抜きコック３２がばね手段２５により上方に付勢されることによりハウジング１１内部の冷却水通路１５とエア抜き孔３３とを遮断するとともに、コック外方端３２ａが押圧操作さればね手段２５の付勢力に抗してコック保持孔３１内に押し込まれることによりハウジング１１内部の冷却水通路１５をエア抜き孔３３に連通させるエア抜き回路４０を、前記エア抜きコック３２とコック保持孔３１とで構成している。

ここで、この実施形態では、エア抜き回路４０は、エア抜きコック３２とコック保持孔３１において長手方向の中央部に形成した環状空間部４１がエア抜き孔３３に連通するとともに、この環状空間部４１が、エア抜きコック３２の上下動によりエア抜きコック３２の外周部に沿って導かれることにより冷却水通路１５と選択的に連通、遮断されることによりエア抜きを行うようになっている。なお、エア抜きコック３２の外周部には、Ｏリングなどのシール手段が適宜設けられている。

また、この実施形態では、エア抜きコック３２を、前記サーモスタット１０のサーモエレメント２１の可動方向と同一軸線上に配置し、これにより該サーモエレメント２１を付勢するばね手段２５を、該エア抜きコック３２を付勢するばね手段として兼用して用いるように構成している。
このようにすれば、必要最小限の構成部品点数による簡単な構成により、サーモスタット１０にエア抜き部３０を付設することができる。

上述した構成によれば、エア抜きコック３２の外方端３２ａを外部から押圧操作することで、ばね手段２５に抗してコック３２をハウジング１１内に押し込むことにより、コック３２の外周部に沿った隙間、環状空間４１、エア抜き孔３３が連通し、エア抜き回路４０が開放状態になる。これにより、押圧操作を行っている間、冷却水通路１５等からのエア抜きを適切かつ確実に行える。

エア抜きが終われば、押圧操作を解除する。すると、図２に示すように、エア抜きコック３２はばね手段２５の付勢力で外方端３２ａが外方に突出した状態となる。このようになると、コック３２の外周部に設けられたシール部でエア抜き回路４０が遮断されることになる。

また、上述したサーモスタット１０において、冷却水温度が上昇し、サーモエレメント２１が所定温度を感知すると、ピストン２３が突出し、サーモエレメント２１が上方に移動してハウジング１１内の冷却水通路１５を、キャップ１２側の内室を介して、さらにラジエータ側への出口側筒部１４に連通させる。
なお、図３（ｂ）に示すように、ハウジング１１には、その内部の冷却水通路１５をキャップ１２側の内室に連通させる小径な連通路２６が設けられ、サーモスタット１０が閉状態にあるときに僅かな冷却水が流れている状態となるように構成されている。勿論、冷却水温度が上昇し、サーモエレメント２１が開方向に移動すると、大流量の流れが生じることになる。

なお、上述した実施形態では、ハウジング１１内部の冷却水通路１５をエア抜き孔３３に連通させるエア抜き回路４０を、前記エア抜きコック３２の外周部とコック保持孔３１の内周部とに形成した環状空間部４１等で構成しているが、これに限らず、種々の構造を採用することは自由である。
たとえば、エア抜きコック３２に径方向に設けた連通孔と軸方向に設けた連通孔等によって、エア抜き回路４０を構成してもよいことは容易に理解されよう。

また、上述した実施形態では、流体制御装置であるサーモスタット１０のハウジング１１において、サーモスタット１０を構成するサーモエレメント２１を、ハウジング１１内部で前記エア抜きコック３２の摺動方向と同一軸線上に配置するとともに、エア抜きコック３２を付勢するばね手段２５（コイルばね）と、サーモエレメント２１を付勢する付勢手段とを共用化して構成しているが、本発明はこれに限定されない。
たとえば流体制御装置に設けられるメインのバルブにおいて、流体通路を開閉するように配置される弁体の移動方向と、流体排出用コック（エア抜きコック３２）の移動方向とをほぼ同一軸線上に配置させ、前記弁体の付勢手段と該流体排出用コックの付勢手段とを共用化する等の変形例も考えられる。ここで、サーモスタットを構成するサーモエレメントを備えた流体制御装置としては、前述した実施形態で説明したようにサーモエレメント２１を弁体として直接利用する構造のものと、サーモエレメントの外周部等に流体通路を開閉する弁体を一体的に設けた構造のものと、があることは周知の通りである。

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、サーモスタット１０やこれを用いるエンジンの冷却システム等の流体制御装置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。
たとえばエア抜き孔３３をハウジング１１外部に開放すると説明したが、これはリザーバタンクや大気開放等を適宜選択すればよい。

また、上述した実施形態では、サーモスタット１を用いたエンジン冷却システムにおいて、エア抜きを行う場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、各種の流体制御装置において、エア抜き、水抜き、オイル抜き等といった各種の流体排出構造に用いて効果を発揮し得るものである。

たとえば実公昭６１−２６５８８号公報等に示すような内燃機関の冷却装置において、冷却水を交換する際、あるいはエンジンの廃却の際に冷却水を排出する際の水抜き構造に、上述した本発明を適用することで効果を発揮し得ることは容易に理解されよう。

また、実公昭６０−２５０２１号公報等に示すようなオイルクーラー用サーモバルブのような流体制御装置において、オイル抜きを行うためのオイル抜き部に、上述した本発明を適用することで効果を発揮し得ることは容易に理解されよう。

なお、上述した流体排出部において、水抜きやオイル抜きを行う流体排出用コックは、前述した実施形態でのエア抜き等のハウジング上部に設けられたものとは異なり、ハウジング下部などに対して下向きや横向き等で設けられることは言うまでもない。

本発明に係る流体制御装置の流体排出構造の一実施形態を示し、これをサーモスタットにおけるエア抜き構造に適用した場合の概略断面図であって、サーモスタットのエア抜きコックを開動作させた場合の概略断面図である。 図１のサーモスタットにおいてエア抜きコックを閉じた状態とした通常状態を示す概略断面図である。 （ａ），（ｂ）は図１、図２のサーモスタットの概略側面図とその底面図である。

１０…サーモスタット、１１…ハウジング、１２…キャップ、１３…入口側筒部、１４…出口側筒部、１５…冷却水通路、１６…筒状空間、２１…サーモエレメント、２２…ガイド、２３…ピストン、２４…リブ、２５…ばね手段、２６…連通孔、３０…エア抜き部、３１…コック保持孔、３２…エア抜きコック（流体排出用コック）、３２ａ…コック外方端、３３…コック保持孔、４０…エア抜き回路、４１…環状空間部。

Claims (2)

1. ハウジング内で流体通路を開閉するように配置されるサーモエレメントまたはこのサーモエレメントに一体的に構成された弁体を備えてなる流体制御装置において、
   前記ハウジングの一部に設けられた流体排出部を備え、
   この流体排出部は、ハウジングの一部に開口するように形成されたコック保持孔と、このコック保持孔に摺動自在に保持されハウジング外部から外方端が押圧操作される流体排出用コックと、前記コック保持孔の長手方向の一部からハウジング外部に開口する流体排出孔と、ハウジング内部に設けられ流体排出用コックを常時外方に付勢してコック外方端をハウジングから外方に突出させるばね手段とから構成され、
   常時は流体排出用コックがばね手段により外方に付勢されることによりハウジング内部の流体通路と流体排出孔とを遮断し、コック外方端が押圧操作さればね手段の付勢力に抗してコック保持孔内に押し込まれることによりハウジング内部の流体通路を流体排出孔に連通させる流体排出回路を、前記流体排出用コックとコック保持孔とで構成するとともに、
   前記サーモエレメントを付勢する付勢手段と、前記流体排出用コックを付勢するばね手段とを共用化していることを特徴とする流体制御装置の流体排出構造。
2. ハウジング内で流体通路を開閉するように配置されるサーモエレメントに一体的に構成された弁体を備えてなる流体制御装置において、
   前記ハウジングの一部に設けられた流体排出部を備え、
   この流体排出部は、ハウジングの一部に開口するように形成されたコック保持孔と、このコック保持孔に摺動自在に保持されハウジング外部から外方端が押圧操作される流体排出用コックと、前記コック保持孔の長手方向の一部からハウジング外部に開口する流体排出孔と、ハウジング内部に設けられ流体排出用コックを常時外方に付勢してコック外方端をハウジングから外方に突出させるばね手段とから構成され、
   常時は流体排出用コックがばね手段により外方に付勢されることによりハウジング内部の流体通路と流体排出孔とを遮断し、コック外方端が押圧操作さればね手段の付勢力に抗してコック保持孔内に押し込まれることによりハウジング内部の流体通路を流体排出孔に連通させる流体排出回路を、前記流体排出用コックとコック保持孔とで構成するとともに、
   前記弁体を付勢する付勢手段と、前記流体排出用コックを付勢するばね手段とを共用化していることを特徴とする流体制御装置の流体排出構造。

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