-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thermoelement, welches ein Thermo-Stellglied bzw. -Stellelement bzw. -Betätigungselement ist, das die Ausdehnung und die Kontraktion bzw. das Zusammenziehen von Paraffin auf Grund von Temperaturänderungen nutzt, und ein Thermostat, welcher das Thermoelement verwendet.
-
Stand der Technik
-
Früher ist ein Thermoelement, das ein thermisch ausdehnbares Material, wie beispielsweise Paraffin, als einen Temperatursensor verwendet, in verschiedenen Vorrichtungen eingesetzt worden. Das Thermoelement ist betreibbar, um eine Änderung des Volumens des Paraffins auf Grund einer thermisch bedingten bzw. verursachten Phasenänderung desselben in eine lineare Bewegung eines Kolbens in einer axialen Richtung desselben zu wandeln. Das Thermoelement umfasst einen Diaphragmatyp, wie er in 1 dargestellt ist, und weitere Typen, wie beispielsweise einen Hülsentyp bzw. Manschettentyp, und einen Typ mit dickem Dichtungsteil (nicht dargestellt). Das Thermoelement vom Diaphragmatyp ist derart aufgebaut, dass ein thermisch ausdehnbares Material (Paraffin) durch ein elastisches Dichtungsteil bzw. Dichtungsbauteil hermetisch abgedichtet ist, und ein Kolben wird mittels des elastischen Dichtungsteils durch ein inkompressibles Fluid herausgedrückt. Jedes der Thermoelemente vom Hülsentyp und vom Typ mit dickem Dichtungsteil ist derart aufgebaut, dass ein thermisch ausdehnbares bzw. expandierbares Material (Paraffin) durch ein elastisches Dichtungsteil hermetisch abgedichtet ist, und ein Kolben wird unmittelbar mittels des elastischen Dichtungsteils herausgedrückt.
-
Bei einem Thermoelement vom Diaphragmatyp, welches in 1 dargestellt ist, ist ein Führungsteil 5 von zylindrischer Gestalt an ein bodenseitiges bzw. am Boden angeordnetes Gehäuse 1 von zylindrischer Gestalt befestigt. Ein thermisch ausdehnbares bzw. expandierbares Material 2 ist in das Gehäuse 1 eingefüllt, und eine obere Endfläche des thermisch ausdehnbaren Materials 2 ist mittels eines Diaphragmas 3 abgedichtet, das als ein elastisches Dichtungsteil dient. Eine Flüssigkeitskammer 4 ist zwischen einer Kontaktfläche 5a, welche eine innere Fläche eines Boden-Endabschnitts des Führungsteils 5 ist, und einer oberen Fläche des Diaphragmas 3 angeordnet und mit einem gummiartigen Fluid gerillt, das aus einem deformierbaren, inkompressiblen Fluid zusammengesetzt ist. Ein Gummikolben 7, eine Schutzscheibe bzw. Schutzplatte 8 und ein Kolben 6 sind innerhalb eines Gleitlochs bzw. einer Gleitöffnung 5b des Führungsteils 5 und oberhalb der Flüssigkeitskammer 4 in dieser Reihenfolge angeordnet. Ein oberer Abschnitt des Kolbens 6 steht von dem Gleitloch 5b nach oben über bzw. kragt nach oben aus.
-
Aufgrund einer Zunahme der Umgebungstemperatur dehnt sich das thermisch dehnbare Material 2 derart aus, dass sich das Diaphragma 3 nach oben hebt bzw. aufstellt, um das gummiartige Fluid, welches in der Flüssigkeitskammer 4 oberhalb des Diaphragmas 3 eingeschlossen ist, nach oben bzw. hoch zu drücken. Dann wird das gummiartige Fluid verformt, um in das Gleitloch 5b einzudringen und um den Kolben 6 durch den Gummikolben 7 und die Schutzscheibe 8 nach oben zu drücken. Anschließend kontrahiert das thermisch ausdehnbare Material 2 wegen einer Abnahme der Umgebungstemperatur derart, dass der Kolben 6 von einer Last (nicht dargestellt), welche an ihn angelegt wird, nach unten gedrückt wird. Auf diese Weise wird der Kolben 6 relativ zum Führungsteil 5 in einer Auf- und Ab-Richtung in Abhängigkeit von Temperaturänderungen relativ bewegt.
-
Jedoch weist das Thermoelement vom Diaphragmatyp ein Problem auf, dass das inkompressible Fluid aufgrund seiner strukturellen Komplexität dazu neigt, auszulaufen. Selbst beim Thermoelement vom Hülsentyp tritt dasselbe Problem auf, wenn es eine Struktur aufweist, welches ein inkompressibles Fluid einsetzt.
-
In dem Fall des Abdichtens einer Vorrichtung, welche ein herkömmlich verwendetes Fluid einsetzt, wird ein O-Ring oder ein V-Ring verwendet, und ein Schmiermittel bzw. Gleitmittel wird auf eine Gleitfläche aufgetragen, welche mit dem O-Ring oder dergleichen in Kontakt bzw. Berührung ist, um den Gleitwiderstand herabzusetzen. Die Vorrichtung wird betrieben, während zusätzliches Schmiermittel zugeführt wird, da ein Austreten des Schmiermittels unvermeidlich auftritt. Jedoch kann ein herkömmlich verwendeter O-Ring oder dergleichen in dem Thermoelement nicht verwendet werden, da, falls ein Austreten des Schmiermittels auftritt, ein Volumen des inkompressiblen Fluids verändert wird, was einen Einfluss auf einen Betrag der Bewegung des Kolbens ausübt.
-
Aus diesem Grund wird bei dem Thermoelement vom Diaphragmatyp das thermisch ausdehnbare Material durch ein Diaphragma isoliert bzw. getrennt, und ein gummiartiges Fluid, welches nicht verflüssigbar ist und weniger wahrscheinlich austritt, wird als das inkompressible Fluid verwendet. Ferner wird ein Gummikolben, der eine hervorragende Dichtungsleistung aufweist, als ein Dichtungsteil anstelle eines O-Rings verwendet.
-
Das gummiartige Fluid soll die Ausdehnung des thermisch ausdehnbaren Materials zum Kolben unter Verwendung eines Materials übertragen, welches weniger wahrscheinlich austritt, sodass es im Vergleich zu einer Flüssigkeit geringe Fluidität bzw. Fließbarkeit bzw. Dünnflüssigkeit aufweist. Daher ist eine Gestalt der Flüssigkeitskammer 4 zum Einschließen des gummiartigen Fluids darin auf eine einfache Gestalt beschränkt.
-
Als eine Gegenmaßnahme gegen das Austreten bzw. die Leckage des gummiartigen Fluids sind in der Vergangenheit Studien unternommen worden, beispielsweise mit Blick auf eine Struktur des Thermoelements und eines Materials für das gummiartige Fluid.
-
Das Patentdokument 1 betrifft eine Verbesserung der Struktur des Thermoelements vom Diaphragmatyp und offenbart eine Struktur, bei der ein Kolben in ein gummiartiges Fluid eingeführt ist bzw. wird, welches aus einem inkompressiblen Fluid besteht, und ein Spalt zwischen einem Führungsteil und dem Kolben wird durch eine Abdichtung bzw. Füllung abgedichtet, wodurch ein Verzicht auf einen Gummikolben und eine Schutzscheibe möglich wird.
-
Das Patentdokument 2 betrifft eine Verbesserung des Thermoelements vom Hülsentyp und offenbart eine Struktur, bei der eine abgedichtete Kammer zwischen einer Hülse und einem Kolben definiert ist und mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt ist, wobei die Hülse angepasst ist, um den Kolben durch das inkompressible Fluid nach oben zu drücken.
-
In den Patentdokumenten 1 und 2 bleibt jedoch noch ein Problem des Austretens des gummiartigen Fluids, das aus einem inkompressiblen Fluid zusammengesetzt ist, bestehen, und jedes der Thermoelemente wird strukturell komplexer.
-
Das Patentdokument 3 betrifft eine Verbesserung des Materials eines gummiartigen Fluids, das aus einem inkompressiblen Fluid zusammengesetzt ist, und offenbart ein gummiartiges Fluid, das als ein Halbfluid bzw. Semifluid aus fein zerdrücktem bzw. zerquetschtem synthetischen Gummi gebildet ist, Mischen der resultierenden, zerdrückten Gummistücke mit einem Schmierstoff, wie beispielsweise ein Schmiermittel oder Öl, und Kneten derselben. Jedoch ist es wahrscheinlich, dass dieses Halbfluid ein Phänomen zur Folge hat, welches zu einem blockierten Zustand führt, wie beispielsweise ein durch die zerdrückten Gummistücke verursachtes Verblocken.
-
Das Patentdokument 4 offenbart, dass Paraffin als das thermisch ausdehnbare Material in Rußpartikeln absorbiert ist und in einer Pulvergestalt zubereitet ist, um das Risiko des Austretens des Paraffins zu verringern, und dass ein Kolben unmittelbar in das thermisch ausdehnbare Material eingesetzt ist bzw. wird und angepasst bzw. geeignet ist, um durch das thermisch ausdehnbare Material auf Grund einer Volumenänderung des thermisch ausdehnbaren Materials unmittelbar nach oben gedrückt zu werden. In dem Patentdokument 4 wird das Paraffin, das in den Rußpartikeln absorbiert ist, in einer Pulvergestalt zubereitet bzw. hergestellt. Daher neigt ein Betrieb des Thermoelements dazu, unstabil zu werden, obwohl das Paraffin mittels eines Dichtungsteils abgedichtet ist.
-
Wie vorsehend dargestellt worden ist, ist bei einem Thermoelement, das geeignet ist, einen Kolben mittels eines inkompressiblen Fluids gemäß der Ausdehnung und Kontraktion eines thermisch ausdehnbaren Materials heraus zu bewegen, unabhängig davon, ob es sich um den Diaphragmatyp oder den Hülsentyp handelt, das Problem, wie ein Austreten des inkompressiblen Fluids (gummiartiges Fluid), vermieden werden kann, bis jetzt noch nicht hinreichend gelöst worden.
-
Daher besteht ein Bedarf für ein Thermoelement, das für einen stabilen Betrieb ohne das Auftreten des Problems des Austretens eines inkompressiblen Fluids geeignet ist und das einen geringen Gleitwiderstand eines Kolbens aufweist.
-
Es besteht weiterer Bedarf für ein Thermoelement, das eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist.
-
Es besteht wiederum weiterer Bedarf für ein Thermoelement, das geringere Beschränkungen hinsichtlich der Gestalt aufweist.
-
Es besteht wiederum weiterer Bedarf für ein Thermostat, das ein derartiges Thermoelement verwendet.
-
Liste der Stand der Technik – Dokumente
-
[Patentdokumente]
-
- Patent-Dokument 1: JP 3225386 B2
- Patent-Dokument 2: JP S5816003 U (japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung)
- Patent-Dokument 3: JP H0643591 U (japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung)
- Patent-Dokument 4: JP H11293235 A
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
[Technisches Problem bzw. Aufgabe]
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Thermoelement bereit zu stellen, das für einen stabilen Betrieb ohne das Auftreten des Problems des Austretens eines inkompressiblen Fluids geeignet ist und das einen geringen Gleitwiderstand eines Kolbens aufweist.
-
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Thermoelement bereit zu stellen, das eine hervorragende Haltbarkeit aufweist.
-
Es ist wiederum eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Thermoelement bereit zu stellen, das weniger Beschränkungen hinsichtlich der Gestalt aufweist.
-
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Thermostat bereit zu stellen, der ein derartiges Thermoelement verwendet.
-
[Lösung des technischen Problems bzw. der technischen Aufgabe]
-
Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Sperrventil innerhalb eines Kolbens angeordnet, um einen Flüssigkeitsstrom in einer Richtung von einer Außenseite eines Thermoelements zu einer Flüssigkeitskammer innerhalb des Thermoelements zu erlauben, und um einen Flüssigkeitsstrom in der entgegengesetzten Richtung zu verhindern.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegendem Erfindung, wird ein Thermoelement bereit gestellt, das umfasst: ein Gehäuse, welches einen Boden aufweist; ein thermisch ausdehnbares Material, das in das Gehäuse eingefüllt ist, wobei das thermisch ausdehnbare Material Paraffin umfasst, welches geeignet ist, sich auf Grund von Temperaturänderungen auszudehnen und zu kontrahieren; ein elastisches Dichtungsteil, welches das thermisch ausdehnbare Material in dem Gehäuse umschließt; einen Kolben, der in einer axialen Richtung desselben beweglich ist; ein Führungsteil, das an einem oberen Abschnitt des Gehäuses befestigt ist und mit einem Gleitloch zum gleitenden Halten des Kolbens ausgebildet ist; eine Flüssigkeitskammer, welche im Innern durch das elastische Dichtungsteil, das Führungsteil und den Kolben definiert ist; und ein deformierbares, inkompressibles Fluid, welches in der Flüssigkeitskammer aufgenommen ist,
wobei der Kolben angepasst bzw. geeignet ist, entlang des Gleitlochs des Führungsteils in der axialen Richtung entsprechend der Ausdehnung und Kontraktion des thermisch ausdehnbaren Materials und durch das inkompressible Fluid in der Flüssigkeitskammer bewegt zu werden.
-
Das Thermoelement ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben im Innern ausgebildet ist mit: einem Durchlassloch bzw. einer Durchlassöffnung, welches bzw. welche mit der Flüssigkeitskammer in Verbindung steht; einer Sperrventil-Kammer, welche mit dem Durchlassloch in Verbindung steht und darin ein Sperrventil-Element eines Sperrventils aufnimmt; und einem Verbindungsloch, das mit der Sperrventil-Kammer in Verbindung steht und eine Öffnung aufweist, welche zu einer Außenseite eines Thermoelements exponiert ist.
-
Beim Thermoelement der vorliegenden Erfindung kann das Fluid in der Flüssigkeitskammer dieselbe Flüssigkeit sein, wie jene, die sich außerhalb des Thermoelements befindet oder dieses umgibt. Es ist möglich, einen O-Ring zum Abdichten zu benutzen, da keine Notwendigkeit für eine hermetische bzw. strenge Abdichtung unter Verwendung eines Gummikolbens und einer Schutzscheibe besteht, sodass der Kolben gleitend und sanft bewegt werden kann.
-
Die Flüssigkeit, welche das Thermoelement umgibt, weist eine bessere bzw. höhere Fluidität bzw. Fließbarkeit als die eines gummiartigen Fluids auf. In den Fällen, in denen Öl oder dergleichen als ein Fluid in der Flüssigkeitskammer verwendet wird, weist es eine Fluidiät auf, die besser als die eines gummiartigen Fluids ist. Das Öl ist ein Öl von geringer Viskosität, welches Schmiereigenschaften aufweist, wie beispielsweise Motorenöl oder Silikonöl. Daher wird es möglich, die Beschränkungen hinsichtlich der Gestalt der Flüssigkeitskammer zu erleichtern, wodurch die Verwendung eines Gehäuses mit großem Durchmesser ermöglicht wird.
-
Das Sperrventil ist betreibbar, um eine Strömung des inkompressiblen Fluids in einer Richtung von dem Verbindungsloch zur Flüssigkeitskammer zu erlauben, und eine Strömung des inkompressiblen Fluids in einer Richtung von der Flüssigkeitskammer zum Verbindungsloch zu verhindern. Das Sperrventil ist im Kolben angeordnet. Wenn das Fluid in der Flüssigkeitskammer abnimmt, wird daher das Sperrventil geöffnet, um zusätzliches Fluid automatisch zu zuführen.
-
Vorzugsweise weist beim Thermoelement der vorliegenden Erfindung der Kolben ein Kolbengehäuse und eine Kolbenabdeckung auf, welche an einem Ende des Kolbengehäuses angeordnet ist, wobei die Sperrventil-Kammer zwischen dem Kolbengehäuse und der Kolbenabdeckung definiert ist.
-
Dies ermöglicht es, die Sperrventil-Kammer innerhalb des Kolbens auszubilden, und das Kolbenventil-Element darin zu installieren.
-
Vorzugsweise wird beim Thermoelement der vorliegenden Erfindung das Sperrventil-Element in die Sperrventil-Kammer durch eine Sperrventil-Feder gegen einen Sperrventil-Sitz gedrückt, welcher auf einer inneren Fläche der Kolbenabdeckung ausgebildet ist.
-
Dies ermöglicht es dem Sperrventil, verlässlich zu arbeiten.
-
Vorzugsweise umfasst das Thermoelement der vorliegenden Erfindung ferner eine Schutzscheibe, welche zwischen einem unteren Endabschnitt des Kolbens und einer oberen Fläche eines zentralen Abschnitts bzw. Mittelabschnitts bzw. Mittenabschnitts des elastischen Dichtungsteils angeordnet ist, um es gegen den unteren Endabschnitt des Kolbens zu schützen.
-
Die Schutzscheibe verhindert, dass das elastische Dichtungsteil, wie beispielsweise ein Diaphragma, durch den unteren Endabschnitt des Kolbens anormal gebogen bzw. verbogen wird.
-
Vorzugsweise umfasst das Thermoelement der vorliegenden Erfindung ferner einen hermetischen Flüssigkeitsraum, der zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens und einer inneren Umfangsfläche des Führungsteils definiert ist, wobei der Flüssigkeitsraum mit der Flüssigkeitskammer über das Durchlassloch des Kolbens in Verbindung steht, wodurch das inkompressible Fluid in der Flüssigkeitskammer in den und aus dem Flüssigkeitsraum entsprechend der Ausdehnung und Kontraktion des thermisch ausdehnbaren Materials strömen kann.
-
Anstelle eines gummiartigen Fluids, wird ein Fluid als das inkompressible Fluid verwendet, das eine hervorragende Fluidität ausweist. Wenn sich das thermisch ausdehnbare Material ausdehnt, strömt daher das inkompressible Fluid in der Flüssigkeitskammer in den Flüssigkeitsraum, um den Kolben nach oben zu drücken. Daher wird eine Fläche zum Drücken des Kolbens derart größer, dass es möglich wird, den Kolben durch eine stärkere Kraft nach oben zu drücken.
-
Wenn das thermisch ausdehnbare Material kontrahiert, wird das inkompressible Fluid von dem Flüssigkeitsraum zur Flüssigkeitskammer zurückgeführt, und der Kolben wird wieder nach unten zurückgeführt. Daher wird ein Betrieb des Thermoelements stabil.
-
Vorzugsweise wird bei dem vorstehenden Thermoelement der Flüssigkeitsraum durch O-Ringe hermetisch gehalten, welche zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens und der inneren Umfangsfläche des Führungsteils angeordnet sind.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Thermostat bereit gestellt, welcher aufweist: ein Thermoelement, das ein Gehäuse aufweist, das einen Boden aufweist, ein thermisch ausdehnbares Material, das in das Gehäuse eingefüllt ist und Paraffin umfasst, das geeignet ist, sich aufgrund von Temperaturänderungen auszudehnen und zu kontrahieren, ein elastisches Dichtungsteil, welches das thermisch ausdehnbare Material in dem Gehäuse dichtend umschließt, einen Kolben, der in einer axialen Richtung desselben beweglich ist, ein Führungsteil, das an einen oberen Abschnitt des Gehäuses befestigt ist und ein deformierbares, inkompressibles Fluid, das in einer Flüssigkeitskammer aufgenommen ist, welche im Innern durch das elastische Dichtungsteil, das Führungsteil und den Kolben definiert ist,
wobei das Führungsteil einen Führungsrohr-Abschnitt, der mit einem Gleitloch zum gleitenden Halten des Kolbens ausgebildet ist, einen Abschnitt mit großem Durchmesser, der unterhalb des Führungsrohr-Abschnitts ausgebildet ist, um einen äußeren Durchmesser aufzuweisen, welcher größer als der des Führungsrohr-Abschnitts ist, und ein Steuerventilelement aufweist, das durch eine äußere Fläche des Abschnitts mit großem Durchmesser ausgebildet ist;
einen unteren Rahmen zum Aufnehmen des Thermoelements darin, wobei der untere Rahmen mit einem Strömungsdurchlass ausgebildet ist, welcher der Flüssigkeit erlaubt, dadurch durchzuströmen;
einen oberen Rahmen, der an dem unteren Rahmen befestigt ist und mit einem Strömungsdurchlass ausgebildet ist, welcher der Flüssigkeit erlaubt, dadurch durchzutreten, wobei der obere Rahmen einen oberen Abschnitt, der mit einem oberen Endabschnitt des Kolbens in Kontakt steht, und einen Steuerventil-Sitz aufweist, der angepasst ist, um mit dem Steuerventil-Element des Thermoelements in Kontakt zu kommen; und
eine Steuerventil-Feder zum Drücken des Steuerventil-Elements des Thermoelements gegen den Steuerventil-Sitz des oberen Rahmens,
wobei der Kolben angepasst ist, um mit Bezug auf das Führungsteil in der axialen Richtung entlang des Gleitlochs entsprechend der Ausdehnung und Kontraktion des thermisch ausdehnbaren Materials und durch das inkompressible Fluid in der Flüssigkeitskammer relativ bewegt zu werden, so dass ein distales Ende des oberen Endabschnitts des Kolbens einen oberen Abschnitt des oberen Rahmens in einer relativen Beziehung mit Bezug auf das Führungsteil nach oben drückt, wodurch das Steuerventil-Element geöffnet wird, und
wobei der Kolben im Innern ausgebildet ist mit: einem Durchlassloch, welches mit der Flüssigkeitskammer in Verbindung steht; einer Sperrventil-Kammer, welche mit dem Durchlassloch in Verbindung steht und darin ein Sperrventil-Element eines Sperrventils aufnimmt; und einem Verbindungsloch, welches mit der Sperrventil-Kammer in Verbindung steht und eine Öffnung aufweist, welche zu einer Außenseite des Thermoelements exponiert ist, und wobei das Sperrventil betreibbar ist, um eine Strömung des inkompressiblen Fluids in einer Richtung vom Verbindungsloch zur Flüssigkeitskammer zu erlauben, und eine Strömung des inkompressiblen Fluids in einer Richtung von der Flüssigkeitskammer zum Verbindungsloch zu verhindern bzw. zu unterbinden.
-
Vorzugsweise weist bei dem Thermostat der vorliegenden Erfindung der Abschnitt des Führungsteils mit großem Durchmesser einen äußeren Rand- bzw. Kantenbereich auf, der nach unten gebogen ist und dann weiter nach innen gebogen ist, um zwischen dem Gehäuse und dem elastischen Dichtungsteil durch einen Dichtungsring bzw. eine Dichtungsscheibe hermetisch abzudichten.
-
Dies ermöglicht es zu verhindern, dass das thermisch ausdehnbare Material zwischen dem Gehäuse und dem elastischen Dichtungsteil und das Fluid in der Flüssigkeitskammer auslaufen bzw. austreten.
-
[Wirkung der Erfindung]
-
Die vorliegende Erfindung kann ein Thermoelement bereit stellen, das für einen stabilen Betrieb geeignet ist, ohne dass das Problem des Austretens eines inkompressiblen Fluids auftritt und wobei der Gleitwiderstand eines Kolbens gering ist.
-
Ferner kann die vorliegende Erfindung ein Thermoelement bereit stellen, das eine hervorragende Haltbarkeit aufweist.
-
Ferner kann die vorliegende Erfindung ein Thermoelement bereit stellen, das weniger Beschränkungen hinsichtlich der Gestalt aufweist.
-
Ferner kann die vorliegende Erfindung einen Thermostaten bereit stellen, welcher ein derartiges Thermoelement verwendet.
-
[Kurze Beschreibung der Zeichnung]
-
1 ist eine vertikale Schnittansicht eines herkömmlichen Thermoelements vom Diaphragmatyp.
-
2 ist eine vertikale Schnittansicht eines Thermostaten, der ein Thermoelement gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
-
3 ist eine vertikale Schnittansicht des Thermostaten, der in 2 dargestellt ist, bei hohen Umgebungstemperaturen.
-
4 ist eine vertikale Schnittansicht des Thermostaten, der in 2 dargestellt ist, in einem Zustand, bei dem ein Sperrventil offen ist.
-
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Randabschnitts bzw. Kantenabschnitts eines Diaphragmas in dem Thermoelement, das in 2 dargestellt ist.
-
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Randabschnitts eines Diaphragmas in dem Thermoelement, das in 2 dargestellt ist, wobei der Randabschnitt des Diaphragmas bis zu einer niederen bzw. unteren Fläche eines Dichtungsrings erweitert ist.
-
7 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines oberen Abschnitts eines Kolbens in dem Thermostaten, der in 2 dargestellt ist.
-
8 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines unteren Abschnitts eines Kolbens und eines Teils des Diaphragmas in dem Thermoelement, das in 2 dargestellt ist.
-
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines unteren Abschnitts eines Kolbens und eines Teils eines Diaphragmas in einem Thermoelement gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine Diaphragma-Schutzscheibe vorgesehen ist.
-
[Beschreibung der Ausführungsformen]
-
Mit Bezug auf die Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung nun auf Basis einer Ausführungsform derselben beschrieben werden.
-
Die 2 bis 4 sind Schnittansichten eines Thermostaten, welcher ein Thermoelement gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. 2 stellt einen geschlossenen Zustand eines Thermostaten-Steuerventils dar, wobei ein Steuerventil-Element 5c für das Thermostat-Steuerventil mittels einer Steuerventil-Feder 15 gegen einen Steuerventil-Sitz 16 gedrückt wird. 3 zeigt einen geöffneten Zustand des Thermostaten Steuerventils, wobei sich ein thermisch ausdehnbares Material 2 in Abhängigkeit von einer Zunahme der Umgebungstemperatur ausdehnt, und dadurch das Fluid in einer Flüssigkeitskammer 4 einen Kolben 6 in einer relativen Beziehung mit Bezug auf ein Führungsteil 5 nach oben drückt, um das Steuerventil-Element 5c zu öffnen. Während des Betriebs des Thermostaten wird ein Spalt zwischen dem Steuerventil-Element 5c und dem Steuerventil-Sitz 16 zwischen dem Zustand in 2, und dem in 3 derart geändert, so dass eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, wie beispielsweise ein Kühlmittel, das von einem Strömungsdurchlass 14b zu einem Strömungsdurchlass 13d strömt, gesteuert wird.
-
Wenn ein Thermostat verwendet wird, der ein Thermoelement aufweist, ist üblicherweise ein Rahmen befestigt, die Position des Kolbens 6 ist fest, und das Führungsteil 5 wird relativ zum Kolben 6 bewegt. In dieser Beschreibung wird erklärt, dass der Kolben 6 relativ zum Führungsteil 5 bewegt wird, um mit der Erklärung des Thermoelements überein zu stimmen.
-
Das Thermoelement, das in dem Thermostaten verwendet wird, der in 2 dargestellt ist, wird nun als erstes im Detail beschrieben. Das Thermoelement umfasst ein Gehäuse 1, ein thermisch ausdehnbares Material 2, wie beispielsweise Wachs, das in das Gehäuse 1 eingefüllt ist, ein Diaphragma 3 (ein elastisches Dichtungsteil), welches das thermisch ausdehnbare Material 2 in dem Gehäuse 1 abdichtend umschließt, ein Führungsteil 5, das mit einem Steuerventil-Element 5c einstückig ausgeführt ist, und einen Kolben 6, der innerhalb des Führungsteils 5 angeordnet ist. Der Kolben 6 weist ein Kolbengehäuse 6a, und eine Kolbenabdeckung 6g oben auf dem Kolbengehäuse 6a auf. Eine Flüssikeitskammer 4 ist von einer unteren Fläche eines Teils 5e mit großem Durchmesser des Führungsteils 5, einer unteren Fläche des Kolbengehäuses 6a und einer oberen Fläche des Diaphragmas 3 definiert. Das Thermoelement umfasst ferner zwei O-Ringe 29a, 29b zum Abdichten zwischen dem Führungsteil 5 und dem Kolbenkörper 6a. Das Thermoelement umfasst ferner ein Sperrventil 12, das ein Sperrventil-Element 12b, ein Sperrventil-Sitz 12c und eine Sperrventil-Feder 12d zum Andrücken des Sperrventil-Elements 12b gegen den Sperrventil-Sitz 12c einschließt. Das Thermoelement umfasst ferner einen Dichtungsring 21 zum Abdichten des Diaphragmas 3 gegen das Gehäuse 1. Das Sperrventil 12 ist zwischen dem Kolbengehäuse 6a und der Kolbenabdeckung 6g angeordnet. Die Strukturen des Sperrventils 12 und des Kolbens 6 werden nachfolgend beschrieben werden.
-
Die Flüssigkeitskammer 4 des Thermoelements ist mit derselben Flüssigkeit wie jene gefüllt, in welche das Thermoelement getaucht ist, und der Kolben 6 ist angepasst bzw. geeignet, um von dieser Flüssigkeit bewegt zu werden. Da es nur erforderlich ist, eine mäßige Dichtungsleistung aufzuweisen, werden anstatt des Gummikolbens 7 und der Schutzscheibe 8, die in einem herkömmlichen Thermoelement vom Diaphragmatyp verwendet werden, die O-Ringe 29a, 29b verwendet. Das Gehäuse 1 des Thermoelements weist einen äußeren Durchmesser, der im Wesentlichen dem des Steuerventil-Elements 5c gleich ist, und eine relativ dünne Dicke auf. Das Gehäuse 1 weist einen zentralen Abschnitt bzw. Mittelabschnitt bzw. Mittenabschnitt von konkaver Gestalt auf, in dem das thermisch ausdehnbare Material 2 aufgenommen ist bzw. wird. Ein äußerer Umfangsabschnitt des Gehäuses 1 auf einer Außenseite des zentralen Abschnitts weist eine im Allgemeinen planare Ring-Gestalt auf, und eine sich abwärts erstreckende Auskragung ist auf einem zentralen Abschnitt bzw. Mittelabschnitt bzw. Mittenabschnitt in der Breiten-Richtung des ringförmigen, äußeren Umfangsabschnitts kreisförmig ausgebildet. Eine obere Seite des thermisch ausdehnbaren Materials 2 wird vom Diaphragma 3 dichtend abgeschlossen. Das Diaphragma 3 weist einen äußeren Durchmesser auf, der im Wesentlichen gleich zu dem des Steuerventil-Elements 5c ist.
-
Das Führungsteil 5 weist einen Führungsrohr- bzw. -röhren-Abschnitt 5f auf, der auf einem oberen Abschnitt desselben angeordnet ist und mit einem Gleitloch 5b zum gleitenden Aufnehmen des Kolbens 6 darin ausgebildet ist. Der Abschnitt 5e mit großem Durchmesser, der unter dem Führungsrohr-Abschnitt 5f ausgebildet ist, weist einen Durchmesser auf, der größer als jener des Führungsrohr-Abschnitts 5f ist. Ein äußerer Umfang des Abschnitts 5e mit großem Durchmesser ist als das Steuerventil-Element 5c für ein Thermostat-Steuerventil ausgebildet. In anderen Worten: das Führungselement 5 und das Steuerventil-Element 5c für das Thermostat-Steuerventil sind zueinander einstückig ausgeführt. Der ringförmige Dichtungsring 21 ist mit einer unteren Fläche des äußeren Umfangabschnitts des Gehäuses 1 in Kontakt bzw. in Berührung. Eine kreisförmige Vertiefung bzw. Depression zur Aufnahme der Auskragung des Gehäuses 1 darin ist in einem radialen, zentralen Abschnitt des ringförmigen Dichtungsrings 21 ausgebildet.
-
Ein äußerer Umfangs-Randabschnitt des Steuerventil-Elements 5c des Führungsteils 5 ist bzw. wird nach unten gebogen und dann derart nach innen gebogen, dass er um einen äußeren Umfangs-Randabschnitt des Diaphragmas 3, einen äußeren Umfangs-Randabschnitt des Gehäuses 1 und den Dichtungsring 21 gewickelt ist, und daran befestigt ist, um ein Austreten des thermisch ausdehnbaren Materials 2 und des Fluids in der Flüssigkeitskammer 4 zu verhindern.
-
5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Dichtungsbereichs des Diaphragmas 3. Sowohl der äußere Umfangs-Randabschnitt des Diaphragmas 3, als auch der äußere Umfangsabschnitt des Gehäuses 1 erstrecken sich zu einem Innenabschnitt des äußeren Umfangs-Randabschnitts des Steuerventil-Elements 5c des Führungsteils 5.
-
Bei einer Modifikation, welche in 6 dargestellt ist, erstreckt sich der äußere Umfangs-Randabschnitt des Gehäuses 1 weiter zu einer unteren Seite des Dichtungsrings 21. Dies ermöglicht es, die Dichtleistung bzw. -eigenschaften weiter zu verbessern.
-
Das Thermoelement umfasst die vorstehenden Bestandteile.
-
Zusätzlich zu den Bestandteilen des vorstehenden Thermoelements, umfasst der Thermostat, der dieses Thermoelement verwendet, einen unteren Rahmen 14, der im Allgemeinen von zylindrischer Gestalt ist, einen oberen Rahmen 13, der den oberen Bereich des unteren Rahmens 14 bedeckt bzw. abdeckt, eine Steuerventil-Feder 15 zum Andrücken des Thermoelements gegen den oberen Rahmen 13, und einen Steuerventil-Sitz 16, der angepasst bzw. geeignet ist, um mit dem Steuerventil-Element 5c in Kontakt zu kommen. Der untere Rahmen 14 weist einen Strömungsdurchlass 14b auf, der als eine große, kreisförmige Öffnung ausgebildet ist, die eine Mitte auf einer Mittelachse des Thermoelements oder des Thermostaten aufweist, und eine Mehrzahl von Befestigungsklauen bzw. Einfügeklauen 14a, die auf einem äußeren Umfang desselben ausgebildet sind und angepasst bzw. geeignet sind, um mit dem oberen Rahmen 13 passend in Eingriff zu sein.
-
Der obere Rahmen 13, der oben auf dem unteren Rahmen 14 angeordnet ist, weist einen zentralen Abschnitt auf, der als ein Tragepunkt 13a mit dem Kolben 6 in Kontakt ist. Der obere Rahmen 13 weist eine Mehrzahl von Einfügelöchern bzw. Passlöchern 13c auf, die in einem äußeren Umfang desselben ausgebildet sind und angepasst sind, um mit den Befestigungsklauen 14a des unteren Rahmens 14 passend in Eingriff zu sein. Der obere Rahmen 13 und der untere Rahmen 14 sind durch den passenden Eingriff der Befestigungsklauen 14a mit den entsprechenden Einfügelöchern 13c einstückig miteinander gekoppelt. Der obere Rahmen 13 weist ferner einen Steuerventil-Sitzabschnitt 13b, der entlang des äußeren Umfangs desselben ausgebildet und geeignet ist, mit dem Steuerventil-Element 5c in Kontakt zu kommen, und einen Strömungsdurchlass 13d auf, der zwischen dem Tragepunkt bzw. Stützpunkt 13a und dem Steuerventil-Sitzabschnitt 13b als eine große Öffnung ausgebildet ist, die schräg aufwärts bzw. schräg nach oben ausgerichtet ist. Der Ventilsitz 16 ist aus einem elastischen Gehäuse zusammengesetzt und haftet an dem Steuerventil-Sitzabschnitt 13b an. Eine Kombination des Steuerventil-Sitzes 16 und des Steuerventil-Elements 5c, das durch den Außenumfang des Abschnitts 5e mit großem Durchmesser des Führungsteils 5 ausgebildet ist, bildet bzw. formt das Thermostat-Steuerventil.
-
In der ersten Ausführungsform werden anstatt des Gummikolbens 7 und der Schutzscheibe 8 die O-Ringe 29a, 29b zum Abdichten verwendet. Daher kann der Kolben 6 sanft gleitend bewegt werden.
-
Das Sperrventil 12 ist in dem Kolben 6 angeordnet. Daher wird, wenn das Fluid in der Flüssigkeitskammer 4 abnimmt, das Sperrventil 12 geöffnet, um zusätzliches Fluid von außerhalb des Thermoelements automatisch zu zuführen.
-
Das Fluid in der Flüssigkeitskammer 4 ist dieselbe Flüssigkeit wie die außerhalb des Thermoelements oder dieses umgebend, so dass es eine bessere Fluidität als jene eines gummiartigen Fluids aufweist. Selbst wenn ein Durchmesser der Flüssigkeitskammer 4 erhöht wird, kann daher die Druckkraft des Fluids auf den Kolben 6 in einer Mitte der Flüssigkeitskammer 4 hinreichend übertragen werden, so dass es möglich wird, ein Gehäuse 1 zu verwenden, das einen großen Durchmesser aufweist, der fast gleich einem äußeren Durchmesser des Steuerventil-Elements 5c ist. Selbst wenn das thermisch ausdehnbare Material 2 eine relativ kurze axiale Länge aufweist und eine Bewegung des Diaphragmas 3 in einer Auf- und Ab-Richtung relativ klein ist, kann daher der Kolben in der Auf- und Ab-Richtung mit Bezug auf das Führungsteil 5 durch eine hinreichende Entfernung bzw. einen hinreichenden Abstand relativ bewegt werden.
-
Wie vorstehend dargestellt, wird anstelle eines gummiartigen Fluids ein Fluid mit einer hervorragenden Fluidität verwendet, so dass es möglich wird, die Beschränkungen hinsichtlich einer Gestalt der Flüssigkeitskammer 4 zu erleichtern, wodurch der Thermostat in seiner Größe vergrößert und in seiner Dicke verringert werden kann.
-
Eine Struktur eines oberen Abschnitts des Thermoelements wird nun im Detail beschrieben. 7 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines oberen Abschnitts eines Kolbens 6. Die Kolbenabdeckung 6g ist oben auf dem Kolbengehäuse 6a angeordnet. Das Sperrventil-Element 12b des Sperrventils 12 ist innerhalb bzw. im Innern der Kolbenabdeckung 6g angeordnet. Ein Flüssigkeitsraum 28 ist zwischen einer äußeren Fläche des Kolbengehäuses 6a und einer inneren Fläche des Führungsteils 5 definiert, so dass das Fluid in der Flüssigkeitskammer 4 in den und aus dem Flüssigkeitsraum 28 strömen kann.
-
Das Kolbengehäuse 6a ist im Innern mit einem Durchlassloch 6d ausgebildet (2). Ein unterer Abschnitt des Kolbens 6 ist mit einem radialen Loch 6h ausgebildet, das sich vom Durchlassloch 6d radial erstreckt und eine Öffnung aufweist, die derart zu der Flüssigkeitskammer 4 ausgesetzt bzw. exponiert ist, dass das Fluid in der Flüssigkeitskammer 4 in das und aus dem Durchlassloch 6d nicht nur durch ein unteres Ende des Durchlasslochs 6d, sondern auch durch das radiale Loch 6h strömen kann.
-
Die Kolbenabdeckung 6g ist an eine obere Endfläche des Kolbengehäuses 6a hermetisch angebracht. Die Kolbenabdeckung 6g weist eine zylindrische Gestalt, die zum Boden hin offen ist, mit einem äußeren Durchmesser auf, der dem des Kolbengehäuses 6a gleich ist. Die Kolbenabdeckung 6g von zylindrischer Gestalt ist im Innern mit einer Sperrventil-Kammer 12a zur Aufnahme des Sperrventil-Elements 12b des Sperrventils 12 darin ausgebildet. Die Kolbenabdeckung 6g weist ein Verbindungsloch 12e auf, das an einer Mitte eines oberen Abschnitts der Kolbenabdeckung 6g angeordnet ist. Das Verbindungsloch 12e steht mit einem radialen Loch bzw. Radialloch 6j in Verbindung, das im oberen Abschnitt der Kolbenabdeckung 6g angeordnet ist, und das radiale Loch 6j weist eine Öffnung auf, die zu einer Außenseite der Kolbenabdeckung 6g exponiert ist (zu einer Position außerhalb des Thermoelements und innerhalb des oberen Rahmens 13 des Thermoelements).
-
Die obere Endfläche des Kolbengehäuses 6a bildet eine Bodenfläche der Sperrventil-Kammer 12a, und das Durchlassloch 6d steht mit der Bodenseite der Sperrventil-Kammer 12a in Verbindung. Der Sperrventil-Sitz 12c ist auf der oberen Seite der Sperrventil-Kammer 12a und um ein Ende des Verbindungslochs 12e angeordnet. Das Sperrventil-Element 12b ist in der Sperrventil-Kammer 12a unter einer Bedingung installiert, dass es gegen den Sperrventil-Sitz 12c durch die Sperrventil-Feder 12d gedrückt wird. Ein Ende der Sperrventil-Feder 12d ist mit der oberen Endfläche des Kolbengehäuses 6a in Kontakt bzw. Berührung.
-
In der ersten Ausführungsform ist die Sperrventil-Kammer 12 durch in Kontakt Bringen der Kolbenabdeckung 6g von zylindrischer Gestalt, die zum Boden hin offen ist, mit der oberen Endfläche des Kolbengehäuses 6a abschließend definiert. Alternativ kann das Thermoelement derart aufgebaut sein, dass ein oberer Abschnitt des Kolbengehäuses eine zylindrische Gestalt aufweist, die nach oben offen ist, und die Kolbenabdeckung weist eine flache Scheibengestalt auf. In diesem Fall kann die Sperrventil-Kammer durch in Kontakt Bringen der Kolbenabdeckung mit einer oberen Endfläche des oberen Abschnitts des Kolbengehäuses definiert werden.
-
Ein oberer Abschnitt des Kolbengehäuses 6a ist mit zwei oberen und unteren Segmenten 31a, 31b mit großem Durchmesser ausgestattet. Die Segmente 31a, 31b mit großem Durchmesser werden in dem Gleitloch 5b des Gleitteils 5 aufgenommen. Eine umlaufende Nut ist zwischen den Segmenten 31a, 31b mit großem Durchmesser definiert, und der O-Ring 29a ist in der Nut angeordnet. Das Kolbengehäuse 6a ist mit einem radialen Loch 6i ausgestattet, welches sich vom Durchlassloch 6d des Kolbens 6 radial erstreckt und eine Öffnung aufweist, die zu der äußeren Umfangsfläche des Kolbengehäuses 6a bei einer Position gerade unterhalb des Segments 3lb mit großem Durchmesser exponiert ist. Die Anzahl der radialen Löcher 6i kann zwei oder mehr sein.
-
Ein unterer Abschnitt des Führungsrohr-Abschnitts 5f des Führungsteils 5 weist eine erhöhte Wandstärke auf, so dass eine innere Fläche des unteren Abschnitts des Führungsrohr-Abschnitts 5f, welcher das Gleitloch 5b definiert, mit der äußeren Fläche des Kolbengehäuses 6a in Kontakt ist. Eine umlaufende Nut ist in einem oberen Bereich der inneren Fläche des unteren Abschnitts des Führungsrohr-Abschnitts 5f ausgebildet, und der O-Ring 29b ist in der Nut angeordnet. Insbesondere ist ein Segment 32 mit kleinem Durchmesser gerade bzw. etwas über dem O-Ring 29b bzw. oberhalb des O-Rings 29b angeordnet, um eine obere Fläche des O-Rings 29b zu drücken. Das Segment 32 mit kleinem Durchmesser weist einen inneren Umfangsrand auf, der mit der äußeren Fläche des Kolbengehäuses 6a in Kontakt ist. Ein Abschnitt des Führungsrohr-Abschnitts 5f auf einer oberen Seite des Segments 32 mit kleinem Durchmesser ist hinsichtlich des inneren Durchmessers vergrößert, so dass darin die Segmente 31a, 31b mit großem Durchmesser des Kolbengehäuses 6a und die Kolbenabdeckung 6g aufgenommen werden.
-
Der Flüssigkeitsraum 28 ist zwischen dem unteren Segment 31b mit großem Durchmesser des Kolbengehäuses 6a und dem Segment 32 mit kleinem Durchmesser des Führungsteils 5, und zwischen der äußeren Fläche des Kolbengehäuses 6a und der inneren Fläche des Führungsteils 5 definiert. Das Fluid innerhalb des Flüssigkeitsraums 28 ist durch die O-Ringe 29a, 29b derart hermetisch abgedichtet, dass es nicht aus einem Spalt zwischen dem Führungsteil 5 und dem Kolbengehäuse 6a austritt.
-
Wenn das Segment 31b mit großem Durchmesser des Kolbengehäuses 6a mit dem Segment 32b mit kleinem Durchmesser des Führungsteils 5 in Kontakt gebracht wird, kann das Kolbengehäuse 6a nicht mehr relativ zum Führungsteil 5 abwärts bewegt werden.
-
Der Flüssigkeitsraum 28 steht mit dem Durchlassloch 6d über das radiale Loch 6i des Kolbengehäuses 6a in Verbindung, und steht dann mit der Flüssigkeitskammer 4 über das Durchlassloch 6d in Verbindung. Der Flüssigkeitsraum 28 weist eine Querschnittsfläche auf, die in einem Querschnitt, genommen entlang einer Ebene, die rechtwinklig zur zentralen Achse angeordnet ist, größer als die des Kolbengehäuses 6a ist. Wenn der Flüssigkeitsraum 28 mit dem Fluid gefüllt ist, wird daher eine Kraft zum nach oben Drücken des Kolbens größer, so dass eine Bewegung des Kolbens 6 stabilisiert wird.
-
Eine Flüssigkeit (Kühlmittel) außerhalb des Thermostaten oder diesen umgebend wird als das Fluid in der Flüssigkeitskammer 4 verwendet. Daher weist das Fluid in der Flüssigkeitskammer 4 eine hervorragende Fluidität auf, so dass es in den Flüssigkeitsraum 28 über das Durchlassloch 6d und das radiale Loch 6i des Kolbengehäuses 6a strömen kann, und dann zurück zur Flüssigkeitskammer 4 strömen kann.
-
Durch eine Zunahme der Umgebungstemperatur dehnt sich das thermisch ausdehnbare bzw. expandierbare Material 2 derart aus, dass das Diaphragma 3 nach oben bewegt wird, um einen unteren Endabschnitt des Kolbengehäuses 6a durch das Fluid in der Flüssigkeitskammer 4 nach oben zu drücken, wie es in 3 dargestellt ist. Gleichzeitig strömt das Fluid in der Flüssigkeitskammer 4 durch das Durchlassloch 6d und das radiale Loch 6i in den Flüssigkeitsraum 28, um das Segment 31b mit großem Durchmesser nach oben zu drücken und das Segment 32 mit kleinem Durchmesser des Führungsteils 5 nach unten zu drücken, so dass eine vertikale Länge des Flüssigkeitsraums 28 vergrößert wird, und dadurch wird das Kolbengehäuse 6a nach oben gegen die Steuerventil-Feder 15 bewegt (das Führungsteil 5 wird nach unten bewegt). Folglich wird das Steuerventil-Element 5c für das Thermostaten-Steuerventil geöffnet.
-
Folglich wird auf eine Abnahme der Umgebungstemperatur hin der Thermostat in den Zustand, der in 2 dargestellt ist, zurückgeführt. Insbesondere kontrahiert das thermisch ausdehnbare Material 2 derart, dass das Diaphragma 3 nach unten bewegt wird, sodass das Fluid, welches in den Flüssigkeitsraum 28 gefüllt ist, über das radiale Loch 6i und das Durchlassloch 6d des Kolbengehäuses 6a zu der Flüssigkeitskammer 4 zurückkehrt, und dadurch wird die vertikale Länge des Flüssigkeitsraumes 28 vermindert. Daher wird der Kolben 6, der mit Bezug auf das Führungsteil 5 nach oben bewegt worden ist, nach unten zurückgeführt (das Führungsteil 5 wird nach oben zurückgeführt). Das Steuerventil-Element 5c für das Thermostat-Steuerventil wird durch die Steuerventil-Feder 15 zurückgedrückt bzw. zurückgedrängt und geschlossen. Wenn das Segment 31b mit großem Durchmesser des Kolbengehäuses 6a mit dem Segment 32 mit kleinem Durchmesser des Führungsteils 5 in Kontakt gebracht wird, kann das Kolbengehäuse 6a nicht mehr abwärts bewegt werden.
-
Wenn die Temperatur weiter abnimmt, weist die Flüssigkeitskammer 4 einen negativen Druck bzw. Unterdruck auf, und auf den Kolben 6 wirkt keine Last. Daher wird, wie es in 4 dargestellt ist, das Sperrventil-Element 12b des Sperrventils 12 von dem Sperrventil-Sitz 12c gegen eine Druckkraft der Sperrventil-Feder 12d derart wegbewegt, dass das Sperrventil 12 geöffnet wird. Daher wird die Flüssigkeit, welche das Thermoelement umgibt, in die Flüssigkeitskammer 4 durch das radiale Loch 6j, das Verbindungsloch 12e, die Sperrventil-Kammer 12a und das Durchlassloch 6d gesaugt, um zusätzliches Fluid (Flüssigkeit) der Flüssigkeitskammer 4 zu zuführen.
-
In der ersten Ausführungsform weist das Fluid, wie beispielsweise ein Kühlmittel, das in die Flüssigkeitskammer 4 gefüllt ist, eine Fluidität auf, die besser als die eines gummiartigen Fluids ist. Daher kann das Fluid in der Flüssigkeitskammer 4 über das Durchlassloch 6d und das radiale Loch 6i in den Flüssigkeitsraum 28 des Führungsteils 5 strömen. In anderen Worten: das Fluid in der Flüssigkeitskammer 4 kann in den Flüssigkeitsraum 28 über einen gebogenen Strömungsweg strömen, um den Kolben 6 durch einen starken Druck nach oben zu drücken.
-
8 ist eine vergrößerte Schnittsansicht eines unteren Abschnitts des Kolbengehäuses 6a und eines zentralen Abschnitts des Diaphragmas 3. Das Diaphragma 3 ist derart ausgebildet, dass eine Dicke desselben in einer Richtung von einem äußeren Umfang zu einer Mitte desselben allmählich zunimmt, um eine anormale Verformung desselben auf Grund eines unteren Endabschnitts des Kolbengehäuses 6a zu vermeiden. Der zentrale Abschnitt des Diaphragmas 3 ist mit einer Vertiefung bzw. Depression zur Aufnahme des unteren Endabschnitts des Kolbengehäuses 6a darin ausgebildet. Kein Teil ist zwischen dem unteren Endabschnitt des Kolbengehäuses 6a und dem zentralen Abschnitt des Diaphragmas 3 angeordnet. Wenn daher das Kolbengehäuse 6a nach unten bzw. abwärts bewegt wird, wird der untere Endabschnitt des Kolbengehäuses 6a in direkten Kontakt mit dem zentralen Abschnitt des Diaphragmas 3 gebracht.
-
9 ist eine vergrößerte Schnittsansicht eines unteren Abschnitts eines Kolbengehäuses 6a und eines zentralen Abschnitts eines Diaphragmas 3 in einem Thermoelement gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der zweiten Ausführungsform wird eine Schutzscheibe 22 verwendet, um zu verhindern, dass das Diaphragma 3 durch den unteren Abschnitt des Kolbengehäuses 6a verformt wird. Die übrige Struktur ist dieselbe wie die des Thermoelements gemäß der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der folgenden Punkte.
-
In der zweiten Ausführungsform ist eine Dicke des Diaphragmas 3 im wesentlichen bzw. in etwa konstant, und die Vertiefung bzw. Depression in der ersten Ausführungsform zur Aufnahme des unteren Endabschnitts des Kolbengehäuses 6a darin ist nicht ausgebildet. Die Schutzscheibe 22 zum Schützen des Diaphragmas 3 ist zwischen dem unteren Endabschnitt des Kolbengehäuses 6a und dem zentralen Abschnitt des Diaphragmas 3 angeordnet. Die Schutzscheibe 22 ist aus einem Material gefertigt, das eine Verformung weniger wahrscheinlich erleidet, und weist eine im Allgemeinen kreisförmige Scheiben- bzw. Plattengestalt auf, wobei eine Vertiefung bzw. Depression zur Aufnahme des unteren Endabschnitts des Kolbengehäuses 6a in einem Mittelbereich einer oberen Fläche desselben darin ausgebildet ist, und eine untere Fläche desselben weist eine Gestalt auf, die mit einer oberen Fläche des Diaphragmas 3 übereinstimmt bzw. dieser entspricht.
-
Wenn der untere Endabschnitt des Kolbengehäuses 6a in direkten Kontakt mit dem Diaphragma 3 gebracht wird, wie es in 8 dargestellt ist, wirkt eine übermäßige Kraft bzw. Überschußkraft auf das Diaphragma 3, die wahrscheinlich eine anormale Verformung verursacht. Wenn die Schutzscheibe 22 verwendet wird, wie es in 9 dargestellt ist, wird das Diaphragma 3 nicht der anormalen Verformung ausgesetzt. Selbst wenn das untere Ende des Durchlasslochs 6d durch die Schutzscheibe 22 geschlossen ist, kann das Fluid in der Flüssigkeitskammer 4 durch das radiale Loch 6h in das und aus dem Durchlassloch 6d strömen.
-
Es ist davon auszugehen, dass die Schutzscheibe 22 optional und verzichtbar ist.
-
Die erste und zweite Ausführungsform sind auf Basis eines Beispiels beschreiben worden, bei dem das Thermoelement der vorliegenden Erfindung in einem Thermostaten für ein Automobil installiert ist. Alternativ kann das Thermoelement der vorliegenden Erfindung in jeder beliebigen anderen geeigneten Vorrichtung installiert sein, um dieselben vorteilhaften Effekte zu erzielen.
-
Die erste und zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind im wesentlichen auf Basis des Thermoelements vom Diaphragmatyp beschrieben worden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Diaphragmatyp beschränkt. Das heißt, sie kann auch auf einen Hülsentyp angewendet werden, der geeignet ist, einen Kolben durch ein inkompressibles Fluid zu drücken.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gehäuse
- 2
- thermisch ausdehnbares Material
- 3
- Diaphragma
- 4
- Flüssigkeitskammer
- 5
- Führungsteil
- 5a
- Kontaktfläche
- 5b
- Gleitloch
- 5c
- Steuerventil
- 5d
- Durchlassloch
- 5e
- Abschnitt mit großem Durchmesser
- 5f
- Führungsrohr-Abschnitt
- 6
- Kolben
- 6a
- Kolbengehäuse
- 6b
- Durchlass-Loch
- 6g
- Kolbenabdeckung
- 6h
- radiales Loch
- 6i
- radiales Loch
- 6j
- radiales Loch
- 7
- Gummikolben
- 8
- Schutzscheibe
- 12
- Sperrventil
- 12a
- Sperrventil-Kammer
- 12b
- Sperrventil-Element
- 12c
- Sperrventil-Sitz
- 12d
- Sperrventil-Feder
- 12e
- Verbindungs-Loch
- 13
- oberer Rahmen
- 13a
- Tragepunkt
- 13b
- Steuerventil-Sitzabschnitt
- 13c
- Einfügeloch
- 13d
- Strömungsdurchlass
- 14
- unterer Rahmen
- 14b
- Strömungsdurchlass
- 14a
- Befestigungsklaue
- 15
- Steuerventil-Feder
- 16
- Steuerventil-Sitz
- 21
- Dichtungsring
- 22
- Schutzscheibe
- 28
- Flüssigkeitsraum
- 29a, 29b
- O-Ring
- 31a, 31b
- Segment mit großem Durchmesser
