JP2019027529A

JP2019027529A - サーモアクチュエータ

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Publication number: JP2019027529A
Application number: JP2017148545A
Authority: JP
Inventors: 惠一古新; Keiichi Konii
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2037-07-31
Also published as: JP6779473B2

Abstract

【課題】サーモエレメントに対する熱媒体との熱交換を均一に行い得るサーモアクチュエータを提供する。【解決手段】サーモエレメント（１０）の本体部（１１）回りに熱媒体が充填される熱交換室（ＨＰ）を有する第１のハウジング（１）が熱媒体導入孔（１ａ）及び熱媒体排出孔（１ｂ）を有し、これらが、サーモエレメントの軸芯に対して放射状に、熱交換室に開口している。熱媒体導入孔及び熱媒体排出孔は、サーモエレメントの軸芯に直交する平面上で熱交換室に開口し、あるいは、サーモエレメントの軸芯に直交する軸を中心に熱交換室に開口し、更に、熱媒体導入孔と熱媒体排出孔が、サーモエレメントの軸芯を含む水平面を介して上方側と下方側で、夫々熱交換室に開口している構成とするとよい。【選択図】図１

Description

本発明は、サーモアクチュエータに関し、特に、排気熱回収装置に好適なサーモアクチュエータに係る。

エネルギー効率向上の要請に応えるべく、各業界において、大気に排出されるガスの熱、即ち排気熱を回収し、これを再利用する対策が講じられている。特に、内燃機関を搭載する自動車分野においては、総合的な熱効率向上のため、内燃機関の排気ガスの熱を回収する排気熱回収装置（排熱回収器）が排気管に介装され、排気熱との熱交換によって加熱された冷却媒体を暖機促進や暖房性能向上に供することが一般化しつつある。例えば、下記の特許文献１には、「排気ガスと熱交換を行なう熱交換器と、排気ガスが熱交換器を迂回するバイパス経路と、バイパス経路を開閉する弁体とを備える排気熱回収装置において、熱交換器から排出直後の媒体に接触する温度作動アクチュエータを備え、温度作動アクチュエータは媒体温度が所定の値以上になると伸長運動し弁体を開駆動するようにした」排気熱回収装置が開示されている（特許文献１の段落〔０００８〕に記載）。

上記の排気熱回収装置に関連し、サーモエレメントの交換性を担保するために、サーモエレメントを筐体（ハウジング）に収容し、その筐体内に熱媒体を導入するように構成されたサーモアクチュエータが用いられている。例えば下記の特許文献２には、「サーモエレメントからロッド部材への伝達力を向上させることができるとともに、サーモエレメントの応答性を向上させることができるサーモアクチュエータを提供する」ことを目的とし、「冷却水の温度に応じて膨張および収縮する熱膨張体を有するサーモエレメントと、前記サーモエレメントに対向して前記サーモエレメントの中心軸上に設けられ、前記熱膨張体の膨張および収縮に応じて前記中心軸に沿って移動するロッド部材と、前記ロッド部材を前記サーモエレメント側に付勢する付勢部材と、前記サーモエレメントを収容するとともに、内部に前記冷却水が流通する冷却水通路が形成される第１のケースと、前記第１のケースと前記サーモエレメントとの間に介装され、前記サーモエレメントの外周部をシールするシール部材を保持する保持部材と、前記第１のケースの第１の合わせ面に対向する第２の合わせ面を有し、前記ロッド部材および前記付勢部材を収容する第２のケースと、前記第１の合わせ面および前記第２の合わせ面に挟持されて前記第１のケースおよび前記第２のケースによって支持される第１の支持部および前記サーモエレメントを支持する第２の支持部を有する支持部材とを備え、前記支持部材の前記第２の支持部は、前記第１の支持部から前記サーモエレメントに向かって突出するように段差部を介して前記第１の支持部に連接されるものから構成されている」サーモアクチュエータが提案されている（特許文献２の段落〔０００９〕及び〔００１０〕に記載）。

上記特許文献２に記載のサーモアクチュエータにおいては、「サーモエレメントに対し、ロッド部材を介して付勢部材の付勢力が常時付与される状態にあり、サーモエレメントが非作動状態にあるときにも、サーモエレメントに対して付勢力が付与されている」（特許文献３の段落〔０００６〕に記載）ことから、下記の特許文献３には、「サーモエレメントが非作動状態にあるときには、サーモエレメントは付勢力が付与されない自由状態で保持され、良好な耐久性を維持し得るサーモアクチュエータを提供する」ことを目的とし、「熱膨張体を収容する本体部及び該本体部内の熱膨張体の体積変化に応じて進退するピストンを有するサーモエレメントと、該サーモエレメントと同軸上に配置され前記ピストンの進退に連動するロッド部材と、該ロッド部材の基端部を前記サーモエレメント方向に付勢する付勢部材と、前記サーモエレメントを収容する第１のハウジングと、前記ロッド部材及び前記付勢部材を収容する第２のハウジングとを備え、前記ロッド部材が前記ピストンに連動するように配置した状態で前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとを接合して成るサーモアクチュエータにおいて、前記第１のハウジング内に収容され、前記サーモエレメントの軸を中心とする軸方向の中空部を有し、該中空部内に前記サーモエレメントの本体部を保持する保持部材と、開口部が前記本体部に固定される環状の隔壁板であって、板面が前記サーモエレメントの軸に対して直交すると共に、当該板面が前記保持部材の軸方向端面に当接するように配置される隔壁板とを備え、前記サーモエレメントが非作動状態にあるときには、前記ロッド部材の基端部に対する前記付勢部材の前記サーモエレメント方向への付勢力が前記隔壁板を介して前記保持部材に付与されるように配設すること」が提案されている（特許文献３の段落〔０００７〕及び〔０００８〕に記載）。

尚、上記サーモエレメントは汎用品としても市販されており、周囲温度変化により体積膨張及び体積収縮する熱膨張体（例えばパラフィンワックス）がエレメント本体内に封入され、熱膨張体の体積変化により、エレメント本体から外方へ突出したピストンが進退作動するように構成されている。このサーモエレメントの一般的な構造は、例えば下記の特許文献４に開示されている。

特開２００８−１５７２１１号公報特開２０１４−１０１８３４号公報特開２０１６−２０５３１５号公報特開平１１−３１５７２０号公報

上記特許文献１乃至３に記載のサーモアクチュエータにおいては、何れも、サーモエレメントの本体部（熱膨張体収容部）が配設される熱交換室に対し、熱媒体（冷却媒体）を導入する熱媒体導入孔と熱媒体を排出する熱媒体排出孔の開口位置は、装着対象の排気熱回収装置の冷却媒体流路に左右されるので、一般的なＬ字状配置となっている。即ち、サーモエレメントの軸芯を含む面上で、熱媒体導入孔が軸芯に直交する方向（上方）に配置され、熱媒体排出孔が軸芯に平行な方向（水平方向）に配置されているので、熱媒体は上方から導入され水平方向に排出されることになる。このため、受熱部たるサーモエレメントの本体部に対する熱媒体の流れは上方から水平方向への流れとなり、熱媒体導入孔から導入される熱媒体の多くが本体部の上方部分と熱交換しながら熱媒体排出孔から排出される。つまり、本体部の上方部分から下方部分に至るまでの間に熱交換しながら流れる熱媒体の量は少なく、熱媒体の偏流を惹起するので、サーモアクチュエータとしての熱応答に時間を要することになる。

上記特許文献３に記載のサーモアクチュエータにおいては、サーモエレメントが非作動状態にあるときには、ロッド部材の基端部に対する付勢部材のサーモエレメント方向への付勢力が隔壁板を介して保持部材に付与されるように配設されており、非作動状態にあるときにはサーモエレメントには付勢力が付与されず、自由状態で保持されるように構成されているので、良好な耐久性を維持することができるが、特に保持部材の構成及び組付に関し更なる改良の余地があり、上記の熱媒体の偏流に対する対応と共に、対策を講ずる必要があった。

そこで、本発明は、サーモエレメントに対する熱媒体との熱交換を均一に行い得るサーモアクチュエータを提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、熱膨張体を収容する本体部及び該本体部内の熱膨張体の体積変化に応じて進退するピストンを有するサーモエレメントと、該サーモエレメントと同軸上に配置され前記ピストンの進退に連動するロッド部材と、該ロッド部材の軸方向端部を前記サーモエレメント方向に付勢する付勢部材と、前記サーモエレメントの前記本体部を収容し、前記本体部回りに熱媒体が充填される熱交換室を有する第１のハウジングと、前記ロッド部材及び前記付勢部材を収容する第２のハウジングとを備え、前記ロッド部材が前記ピストンに連動するように配置した状態で前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとを接合して成るサーモアクチュエータにおいて、前記第１のハウジングは、前記熱交換室内に前記熱媒体を導入する熱媒体導入孔、及び前記熱交換室から前記熱媒体を排出する熱媒体排出孔を有し、前記熱媒体導入孔及び前記熱媒体排出孔が、前記サーモエレメントの軸芯に対して放射状に、前記熱交換室に開口している構成としたものである。

上記のサーモアクチュエータにおいて、前記熱媒体導入孔及び前記熱媒体排出孔が、前記サーモエレメントの軸芯に直交する平面上で前記熱交換室に開口している構成とするとよい。更に、前記熱媒体導入孔及び前記熱媒体排出孔が、前記サーモエレメントの軸芯に直交する軸を中心に前記熱交換室に開口している構成とするとよい。更に加えて、前記熱媒体導入孔と前記熱媒体排出孔が、前記サーモエレメントの軸芯を含む水平面を介して上方側と下方側で、夫々前記熱交換室に開口している構成とするとよい。

また、上記のサーモアクチュエータにおいて、前記第１のハウジング及び前記第２のハウジング内に収容され、前記サーモエレメントの軸芯と同軸の中空部を有し、該中空部内に前記サーモエレメントの本体部を保持する保持部材と、開口部が前記本体部に固定される環状の隔壁板であって、板面が前記サーモエレメントの軸芯に対して直交すると共に、当該板面が前記保持部材の軸方向端面に当接するように配置される隔壁板とを備えたものとするとよい。

更に、前記第１のハウジングは、第１のフランジ部を開口端に有する有底円筒体であり、前記第２のハウジングは、前記第１のフランジ部に接合される第２のフランジ部を開口端に有する有底円筒体であって、該有底円筒体の中間部に段部を有すると共に、当該有底円筒体の底部に前記ロッド部材を摺動可能に支持する連通孔を有し、前記保持部材は、前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部の接合面を跨って前記第１のハウジング及び前記第２のハウジング内に保持され、前記隔壁板は、前記第２のハウジング内の前記段部と前記第２のハウジング内の前記保持部材の軸方向端部との間に挟持された状態で保持される構成とするとよい。

更に、前記第２のハウジング内に収容され、前記隔壁板に当接可能な一端部を有すると共に、前記ロッド部材の軸方向端部に係合可能な他端部を有するリテーナを備えたものとし、前記付勢部材を、前記第２のハウジング内の前記ロッド部材回りに介装され、前記第２のハウジングの底部と前記リテーナとの間に張設される圧縮コイルばねで構成するとよい。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明において、サーモエレメントの本体部回りに熱媒体が充填される熱交換室を有する第１のハウジングは、熱交換室内に熱媒体を導入する熱媒体導入孔、及び熱交換室から熱媒体を排出する熱媒体排出孔を有し、熱媒体導入孔及び熱媒体排出孔が、サーモエレメントの軸芯に対して放射状に、熱交換室に開口しており、サーモエレメントの本体部に対する熱媒体との熱交換を均一に行うことができるので、良好な熱応答性を確保することができる。

上記の熱媒体導入孔及び熱媒体排出孔は、更に、サーモエレメントの軸芯に直交する平面上で熱交換室に開口している構成とし、あるいは、サーモエレメントの軸芯に直交する軸を中心に熱交換室に開口している構成とすれば、車両への適切且つ良好な搭載性を確保することができる。更に、熱媒体導入孔と熱媒体排出孔が、サーモエレメントの軸芯を含む水平面を介して上方側と下方側で、夫々熱交換室に開口している構成とすれば、導入パイプ及び排出パイプを略鉛直線上に配置し、車両の左右方向への拡張を抑えることができ、従前に比し軸方向寸法を短くすることができるので、車両の前後方向の寸法も小さくすることができ、一層の小型化が可能となる。

上記のサーモアクチュエータにおいて、第１のハウジング及び第２のハウジング内に収容され、サーモエレメントの軸芯と同軸の中空部を有し、中空部内にサーモエレメントの本体部を保持する保持部材と、開口部が本体部に固定される環状の隔壁板であって、板面がサーモエレメントの軸芯に対して直交すると共に、板面が保持部材の軸方向端面に当接するように配置される隔壁板とを備えたものとすれば、サーモエレメント、保持部材及び隔壁板を容易に組み付けることができると共に、適切に保持することができる。

更に、第１のハウジングは、第１のフランジ部を開口端に有する有底円筒体であり、第２のハウジングは、第１のフランジ部に接合される第２のフランジ部を開口端に有する有底円筒体であって、有底円筒体の中間部に段部を有すると共に、有底円筒体の底部にロッド部材を摺動可能に支持する連通孔を有し、保持部材は、第１のフランジ部と第２のフランジ部の接合面を跨って第１のハウジング及び第２のハウジング内に保持され、隔壁板は、第２のハウジング内の段部と第２のハウジング内の保持部材の軸方向端部との間に挟持された状態で保持される構成とすれば、組付時における第１及び第２のハウジング、サーモエレメント、ロッド部材及び保持部材の位置決めが容易であり、良好な組付性を確保することができると共に、適切な結合状態を維持することができる。また、従前に比し保持部材をロッド部材側に配置することができるので、熱交換室の容量を大きくし、全体の軸方向寸法を短くすることができる。この結果、サーモアクチュエータ全体の小型化が可能となり、設計自由度が向上する。

更に、第２のハウジング内に収容され、隔壁板に当接可能な一端部を有すると共に、ロッド部材の軸方向端部に係合可能な他端部を有するリテーナを備えたものとし、付勢部材を、第２のハウジング内のロッド部材回りに介装され、第２のハウジングの底部とリテーナとの間に張設される圧縮コイルばねで構成すれば、サーモエレメントが非作動状態にあるときにはリテーナの一端部が隔壁板に当接し、圧縮コイルばねによる付勢力はリテーナ及び隔壁板を介して保持部材で負担されるので、サーモエレメントに付勢力が付与されることはなく、自由状態で保持されるので、良好な耐久性を維持することができる。

本発明の一実施形態に係るサーモアクチュエータの横断面図である。本発明の一実施形態に係るサーモアクチュエータの縦断面図である。本発明の一実施形態に係るサーモアクチュエータの組付状態を示す断面図である。本発明の一実施形態に係るサーモアクチュエータを備えた排気熱回収装置の部分断面図である。本発明の一実施形態に係るサーモアクチュエータを備えた排気熱回収装置の平面図である。本発明の他の実施形態に係るサーモアクチュエータの縦断面図である。本発明の更に他の実施形態に係るサーモアクチュエータの横断面図である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１乃至図３は本発明の一実施形態に係るサーモアクチュエータ１００を示すもので、図２、図４及び図５に示すように、サーモアクチュエータ１００は内燃機関の排気熱回収装置２００に装着され、その熱交換器３００（図４及び図５に示す）に連通接続される。本実施形態のサーモアクチュエータ１００は、熱膨張体（例えばサーモワックス）を収容する本体部１１、及び熱膨張体の体積変化に応じて進退するピストン１２を有するサーモエレメント１０と、このサーモエレメント１０と同軸上に配置されピストン１２の進退に連動するロッド部材２０と、ロッド部材２０をサーモエレメント１０方向に付勢する付勢部材３０を備えている。更に、サーモエレメント１０の本体部１１を収容する第１のハウジング１と、ロッド部材２０及び付勢部材３０を収容する第２のハウジング２を備え、ロッド部材２０がピストン１２に連動するように配置された状態で、第１のハウジング１と第２のハウジング２が接合されている。

第１のハウジング１は、開口端にフランジ部１ｆを有する有底円筒体で、その中心軸に直交する軸を中心とする熱媒体導入孔１ａ及び熱媒体排出孔１ｂが両側面に形成されており、熱媒体導入孔１ａ及び熱媒体排出孔１ｂに夫々導入パイプＰａ及び排出パイプＰｂが接合される。本実施形態では、熱媒体導入孔１ａ及び熱媒体排出孔１ｂが、サーモエレメント１０の軸芯に対して放射状に、熱交換室ＨＰに開口しており、特に、サーモエレメント１０の軸芯に対し直交する平面上で、１８０度を成す対向位置にて熱交換室ＨＰに開口している。従って、第１のハウジング１のバーリング成型時における金型保持が容易となり、バーリング下孔を異形にすることによりバーリング端面がフラット化し、溶接品質が安定する。一方、第２のハウジング２は段付有底円筒体で構成され、その開口端に、第１のハウジング１のフランジ部１ｆに接合されるフランジ部２ｆが形成され、その中間部に段部２ｄが形成されており、段部２ｄから底部に至るまでは第１のハウジング１の内径より小の内径を有する円筒部となっている。そして、第２のハウジング２の底部には、ロッド部材２０を（後述のシール部材８０を介して）摺動可能に支持する連通孔２ａが形成されている。

第１及び第２のハウジング１及び２は、夫々の開口端側の円筒部がサーモエレメント保持部（以下単に、保持部という）１ｈ、２ｈとされ、両保持部１ｈ、２ｈの内面に当接するように保持部材４０が収容されている。保持部材４０は金属製の円筒体で、その一端側は全周に亘って第１のハウジング１の保持部１ｈにレーザ溶接されて第１のハウジング１内に強固に固定され、保持部材４０の他端側は保持部２ｈ内に嵌合されている。即ち、保持部材４０は、第１のフランジ部１ｆと第２のフランジ部２ｆの接合面を跨って第１及び第２のハウジング１及び２内に保持されている。

保持部材４０は、図１に示すように、装着対象のサーモエレメント１０の軸芯と同軸の中空部４１を有し、保持部材４０の底部に形成された連通孔４２に、サーモエレメント１０の本体部１１が挿通され、シール部材１５と共に、中空部４１内に保持される。更に、保持部材４０の外周面には環状溝（符号省略）が形成されており、この環状溝にシール部材４３が嵌着され、このシール部材４３を介して保持部材４０が第２のハウジング２の保持部２ｈ内に液密的に嵌合される。そして、保持部材４０の軸方向端面に当接するように環状の隔壁板５０が配置され、第２のハウジング２の段部２ｄと保持部材４０との間に隔壁板５０が挟持された状態となっている。

上記の隔壁板５０は、保持部材４０の外径より小の外径を有する環状円板で構成されており、その中央開口部にサーモエレメント１０の本体部１１が（後述する止め輪１４によって）保持され、板面がサーモエレメント１０の軸芯に対して直交すると共に、当該板面が保持部材４０の軸方向端面に当接するように配置される。上記のサーモエレメント１０は汎用品で、従前と同様であるので構造の説明は省略するが、本体部１１の軸方向端面に環状凹部（符合省略）が形成されており、この環状凹部に、隔壁板５０の中央開口回りに形成された立壁部（符合省略）が収容されるように配置され、例えば金属製Ｏリングの止め輪１４によって隔壁板５０が保持される（換言すれば、サーモエレメント１０が隔壁板５０に保持される）ように構成されている。

図１に示すように、ロッド部材２０は中実部材で、その軸方向端部には環状係合部２１が延出形成され、この環状係合部２１に後述のリテーナ６０が係合可能に構成されている。また、ロッド部材２０の軸方向後端面には円錐凹部２２が形成され、ピストン１２の先端がロッド部材２０の円錐凹部２２に当接可能な構成とされている。更に、第２のハウジング２から延出するロッド部材２０の先端部にはヘッド部材２３が固定されているが、これは省略してもよい。尚、サーモエレメント１０が非作動状態にあるときには、ピストン１２の先端と円錐凹部２２との間に若干の間隙が存在するように配設するとよい。

更に、第２のハウジング２内にはリテーナ６０及び７０が収容されている。リテーナ６０はロッド部材２０の環状係合部２１を摺動可能に保持する容器形状で、サーモエレメント１０が非作動状態にあるときには隔壁板５０に当接する一端部（開口端部）を有すると共に、サーモエレメント１０が作動状態となると環状係合部２１が係合する他端部（底部）を有する。リテーナ７０は第２のハウジング２内の底部に配設され、リテーナ６０とリテーナ７０との間のロッド部材２０回りに、円錐台形状の圧縮コイルばねで形成されリターンスプリングとして機能する付勢部材３０が介装されている。而して、図１に示すように、サーモエレメント１０が非作動状態にあるときには、付勢部材３０のサーモエレメント１０方向への付勢力が隔壁板５０を介して保持部材４０に付与され、この保持部材４０にて付勢部材３０の付勢力が負担されるように構成されている。

上記の構成になる第１のハウジング１及び第２のハウジング２内にサーモエレメント１０及びロッド部材２０等が収容され、保持部材４０と段部２ｄとの間に隔壁板５０が挟持される状態で、フランジ部１ｆとフランジ部２ｆが当接するように配置され、第１のハウジング１と第２のハウジング２が接合されると、本実施形態のサーモアクチュエータ１００が構成される（組付については後述する）。而して、ロッド部材２０は、サーモエレメント１０の作動時には付勢部材３０の付勢力に抗して図１の左方に押圧駆動され、サーモエレメント１０が非作動とされると、付勢部材３０の付勢力によって図１の右方に戻され、初期位置に復帰する。そして、サーモエレメント１０が非作動状態にあるときには、付勢部材３０による付勢力はリテーナ６０及び隔壁板５０を介して保持部材４０で負担されるので、サーモエレメント１０に付勢力が付与されることはない。即ち、非作動状態のサーモエレメント１０は自由状態で保持されるので、良好な耐久性を維持することができる。

上記のサーモアクチュエータ１００は排気熱回収装置２００に装着されるが、本実施形態では、図２に示すように、熱媒体導入孔１ａと熱媒体排出孔１ｂが、サーモエレメント１０の軸芯を含む水平面を介して上方側と下方側（図２の上下）で、夫々熱交換室ＨＰに開口しているので、導入パイプＰａ及び排出パイプＰｂを略鉛直線上に配置し、車両の左右（幅）方向への拡張を抑えることができ、車両への良好な搭載性を確保することができる。また、前述のように、従前に比し軸方向寸法を短くすることができるので、車両の前後方向の寸法も小さくすることができる。

而して、排気熱回収装置２００で熱交換されて加熱された冷却媒体（熱媒体）が導入パイプＰａを介して熱媒体導入孔１ａから熱交換室ＨＰ内に導入されると、サーモエレメント１０の本体部１１内の熱膨張体（サーモワックス）が加熱され、図２に白抜矢印で示すように熱媒体が熱交換室ＨＰ内に導入され、本体部１１に対する熱媒体との熱交換が均一に行われた後、熱媒体排出孔１ｂから排出され、排気熱回収装置２００内に還流される。而して、サーモエレメント１０の本体部１１が所定温度を越えると（サーモワックスが溶解すると）、ピストン１２が前進駆動され（図１の左方に移動し）、円錐凹部２２を介してロッド部材２０が押圧され、ロッド部材２０は付勢部材３０の付勢力に抗して図１の左方に押圧駆動される。このとき、サーモエレメント１０は隔壁板５０を介して保持部材４０で適切に支持されているので、ロッド部材２０からサーモエレメント１０に加えられる反力によって隔壁板５０が撓むことはなく、安定した保持状態が維持される。

上記のように、ロッド部材２０は、サーモエレメント１０の作動時には付勢部材３０の付勢力に抗して図１の左方に押圧駆動され、サーモエレメント１０が非作動とされると、付勢部材３０の付勢力によって図１の右方に戻され、初期位置に復帰する。そして、サーモエレメント１０が非作動状態にあるときには、付勢部材３０による付勢力はリテーナ６０及び隔壁板５０を介して保持部材４０で負担され、サーモエレメント１０に付勢力が付与されることはないので、良好な耐久性を維持することができる。更に、隔壁板５０はリテーナ６０と保持部材４０との間に挟持されるように構成されているので、以下に組付状況を説明するように、容易に組み付けることができると共に、適切な結合状態を維持することができる。

図３は、本実施形態のサーモアクチュエータ１００の組付状況を示すもので、第１のハウジング１内に前述のように保持部材４０が固定され、シール部材４３が装着される。そして、サーモエレメント１０は、その本体部１１に隔壁板５０が装着され、止め輪１４によって保持されると共に、シール部材１５が装着され、図３の中央に示すサブアセンブリの状態で、サーモエレメント１０の本体部１１が保持部材４０の中空部４１内に収容される。

一方、第２のハウジング２内には、シール部材８０、リテーナ７０、付勢部材３０、リテーナ６０及びロッド部材２０の順で装着され、その状態で、リテーナ６０の開口端部が隔壁板５０に当接するように組み付けられると、サーモエレメント１０とロッド部材２０が同軸上に配置され、ピストン１２の先端と円錐凹部２２との間に若干の間隙が存在する状態で保持される。前述のように隔壁板５０は予めサーモエレメント１０に装着されており、保持部材４０の一部と共に第２のハウジング２内に収容され、保持部材４０と第２のハウジング２の段部２ｄとの間に隔壁板５０が挟持されるように構成されているので、フランジ部１ｆ及び２ｆを接合する際に両者間に隔壁板５０を挟持する必要はなく、容易に組み付けることができ、組み付け後には、サーモエレメント１０とロッド部材２０が同軸上に配置された適切な結合状態が維持される。

そして、フランジ部１ｆ及び２ｆがボルト・ナット結合されて第１のハウジング１と第２のハウジング２が接合されると、図１に示すように、フランジ部１ｆとフランジ部２ｆの接合面に保持部材４０の中間部が位置する状態となる。換言すれば、保持部材４０はフランジ部１ｆとフランジ部２ｆの接合面を跨って第１及び第２のハウジング１及び２内に保持されるので、組付時に、第１及び第２のハウジング１及び２、サーモエレメント１０、ロッド部材２０及び保持部材４０の位置決めが容易であり、良好な組付性を確保することができる。また、従前に比し、保持部材４０の後端位置を前方（図１の左方）に設定することができるので、熱交換室ＨＰの容量を大きくし、全体の軸方向寸法を短くすることができる。この結果、サーモアクチュエータ１００全体の小型化が可能となり、設計自由度が向上する。尚、第１のハウジング１と第２のハウジング２の接合手段は、ボルト・ナット結合に限らず、カシメや接着等、他の接合手段を用いることとしてもよい。

図４及び図５は、上記の構成になるサーモアクチュエータ１００を装着した排気熱回収装置２００を示し、内燃機関（図示せず）の排気ガスを導入する主排気流路２０１と、この主排気流路２０１から分岐し主排気流路２０２に合流する迂回流路（図示せず）を設け、この迂回流路を通過する排気ガスと冷却媒体との熱交換を行い排気熱を回収する熱交換器３００を備えたものである。熱交換器３００では、冷却媒体が冷却媒体導入パイプＰｆを介して冷却媒体導入口３０１から熱交換器３００内に導入され、冷却媒体排出口３０２から排出される熱交換後の高温の冷却媒体（熱媒体）がサーモアクチュエータ１００を介して内燃機関（図示せず）に還流するように配管されている。即ち、サーモアクチュエータ１００の熱交換室ＨＰが導入パイプＰａ及び排出パイプＰｂを介して熱交換器３００内の冷却媒体流路（図示せず）に連通接続される。

更に、図示は省略するが、排気熱回収装置２００には、主排気流路２０２を開閉する弁装置を備えており、この弁装置によって主排気流路２０２が開とされるときには、即ち、主排気流路２０２の連通時（非熱交換時）には、高温の排気ガスが熱交換器３００側に流入することを抑えることとしている。このため、図４に示すように、当該弁装置の軸部材２０４が外側に延出し、排気熱回収装置２００に固定されたブラケット２０３にリターンスプリング２０５の一端が係止され、リターンスプリング２０５の付勢力によって所定位置（主排気流路２０２を閉塞する閉位置）方向に付勢されている。軸部材２０４の先端部にはレバー２０６が装着されており、アクチュエータ１００を構成するロッド部材２０の先端部２３がレバー２０６の端部２０７に当接可能に配設されている。

而して、アクチュエータ１００においては、熱交換後の冷却媒体（熱媒体）で満たされた熱交換室ＨＰ内の温度が上昇すると、サーモエレメント１０によって付勢部材３０の付勢力に抗してロッド部材２０が前進駆動（図１の左方に押圧駆動）され、リターンスプリング２０５の付勢力に抗して弁装置（図示せず）が主排気流路２０２を開放する。熱交換室ＨＰ内の温度が低下し、サーモエレメント１０が非作動とされると、付勢部材３０の付勢力によって図１の右方に戻されてロッド部材２０は初期位置に復帰し、リターンスプリング２０５の付勢力によって弁装置（図示せず）が閉位置に戻される。

図６は、本発明の他の実施形態に係るサーモアクチュエータ１０１を示すもので、以下においては、図１及び図２に示す実施形態の構成部材と実質的に同じ構成部材、あるいは同等の機能を有する構成部材には図１及び図２と同じ符合を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、熱媒体導入孔１ａ及び熱媒体排出孔１ｃが、サーモエレメント１０の軸芯に直交する平面上で、所定角度を以って熱交換室ＨＰに開口している。即ち、図２に示す態様と異なり、熱媒体導入孔１ａ及び熱媒体排出孔１ｃが非１８０度で対向している。而して、熱交換室ＨＰ内で偏流が生じない範囲で、車両搭載時の許容空間に応じて上記所定角度を適宜することができるので、車両への適切且つ良好な搭載性を確保することができる。

図７は、本発明の更に他の実施形態に係るサーモアクチュエータ１０２を示すもので、図１及び図２に示す実施形態の構成部材と実質的に同じ構成部材、あるいは同等の機能を有する構成部材には図１及び図２と同じ符合を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、熱媒体導入孔１ａ及び熱媒体排出孔１ｄが、サーモエレメント１０の軸芯に直交する軸を中心に熱交換室ＨＰに開口している。即ち、図２に示す態様と異なり、熱媒体導入孔１ａ及び熱媒体排出孔１ｄが相互にオフセットした軸を中心に対向している。而して、熱交換室ＨＰ内で偏流が生じない範囲で、車両搭載時の許容空間に応じて上記オフセット量を適宜することができるので、車両への適切且つ良好な搭載性を確保することができる。

１第１のハウジング
１ａ熱媒体導入孔
１ｂ、１ｃ、１ｄ熱媒体排出孔
２第２のハウジング
１０サーモエレメント
１１本体部
１２ピストン
２０ロッド部材
３０付勢部材
４０保持部材
４３シール部材
５０隔壁板
６０、７０リテーナ
８０シール部材
１００サーモアクチュエータ
２００排気熱回収装置
３００熱交換器
ＨＰ熱交換室
Ｐａ導入パイプ
Ｐｂ排出パイプ

Claims

熱膨張体を収容する本体部及び該本体部内の熱膨張体の体積変化に応じて進退するピストンを有するサーモエレメントと、
該サーモエレメントと同軸上に配置され前記ピストンの進退に連動するロッド部材と、
該ロッド部材の軸方向端部を前記サーモエレメント方向に付勢する付勢部材と、
前記サーモエレメントの前記本体部を収容し、前記本体部回りに熱媒体が充填される熱交換室を有する第１のハウジングと、
前記ロッド部材及び前記付勢部材を収容する第２のハウジングとを備え、
前記ロッド部材が前記ピストンに連動するように配置した状態で前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとを接合して成るサーモアクチュエータであって、
前記第１のハウジングは、
前記熱交換室内に前記熱媒体を導入する熱媒体導入孔、及び
前記熱交換室から前記熱媒体を排出する熱媒体排出孔を有し、
前記熱媒体導入孔及び前記熱媒体排出孔が、前記サーモエレメントの軸芯に対して放射状に、前記熱交換室に開口していることを特徴とするサーモアクチュエータ。
前記熱媒体導入孔及び前記熱媒体排出孔が、前記サーモエレメントの軸芯に直交する平面上で前記熱交換室に開口していることを特徴とする請求項１記載のサーモアクチュエータ。
前記熱媒体導入孔及び前記熱媒体排出孔が、前記サーモエレメントの軸芯に直交する軸を中心に前記熱交換室に開口していることを特徴とする請求項１又は２記載のサーモアクチュエータ。
前記熱媒体導入孔と前記熱媒体排出孔が、前記サーモエレメントの軸芯を含む水平面を介して上方側と下方側で、夫々前記熱交換室に開口していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のサーモアクチュエータ。
前記第１のハウジング及び前記第２のハウジング内に収容され、前記サーモエレメントの軸芯と同軸の中空部を有し、該中空部内に前記サーモエレメントの本体部を保持する保持部材と、
開口部が前記本体部に固定される環状の隔壁板であって、板面が前記サーモエレメントの軸芯に対して直交すると共に、当該板面が前記保持部材の軸方向端面に当接するように配置される隔壁板とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のサーモアクチュエータ。
前記第１のハウジングは、第１のフランジ部を開口端に有する有底円筒体であり、
前記第２のハウジングは、前記第１のフランジ部に接合される第２のフランジ部を開口端に有する有底円筒体であって、該有底円筒体の中間部に段部を有すると共に、当該有底円筒体の底部に前記ロッド部材を摺動可能に支持する連通孔を有し、
前記保持部材は、前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部の接合面を跨って前記第１のハウジング及び前記第２のハウジング内に保持され、
前記隔壁板は、前記第２のハウジング内の前記段部と前記第２のハウジング内の前記保持部材の軸方向端部との間に挟持された状態で保持されることを特徴とする請求項５記載のサーモアクチュエータ。
前記第２のハウジング内に収容され、前記隔壁板に当接可能な一端部を有すると共に、前記ロッド部材の軸方向端部に係合可能な他端部を有するリテーナを備え、
前記付勢部材が、前記第２のハウジング内の前記ロッド部材回りに介装され、前記第２のハウジングの底部と前記リテーナとの間に張設される圧縮コイルばねであることを特徴とする請求項６記載のサーモアクチュエータ。