JP5505849B1 - サーモエレメント及びサーモエレメントを組み込むサーモバルブ - Google Patents

Abstract

内部構造が簡素で確実な動作が得られ、且つ異物の噛み込みの虞もないサーモエレメント及びそれを組み込むサーモバルブを提供する。サーモエレメント（１０ａ〜１０ｅ）はケーシング（１４ａ〜１４ｅ）と装着部（１２ａ〜１２ｅ）とシャフト（４４ａ〜４４ｅ）と感熱媒体（７０ａ〜７０ｅ）と、この感熱媒体（７０ａ〜７０ｅ）の膨張時にシャフト（４４ａ〜４４ｅ）をケーシング（１４ａ〜１４ｅ）側に引き込むシール部材（４２ａ、４２ｄ、４２ｅ、８２ｂ、８２ｃ）を有する。サーモバルブ（２００ａ、２００ｂ）は、サーモエレメント（３００ａ、３００ｂ）のシャフト（３３８ａ、３３８ｂ）に連結される弁体（３５８ａ、３５８ｂ）と、弁体（３５８ａ、３５８ｂ）が着座離間する着座部（２０８ａ、２０８ｂ）を備えたボディ（２０２ａ、２０２ｂ）を有する。

Description

本発明は、サーモエレメント及びサーモエレメントを組み込むサーモバルブに関し、一層詳細には感熱流体の膨張収縮作用に伴って変位手段を進退させるサーモエレメント及びこのサーモエレメントを組み込むサーモバルブに関する。

従来から、周囲の温度の上昇によって感熱流体が熱膨張する作用に着目し、変位手段、例えば、シャフトを変位させるサーモエレメント及びこのサーモエレメントを組み込むサーモバルブが提案されている。

特開平７−６６７５号公報は、発明「アンプブロック方式ワックス型サーモスタット」を開示している。この特開平７−６６７５号公報の発明によれば、感温部１に封止されているワックス２が周囲の温度の上昇に伴って膨張すると、ダイアフラム３が撓曲して上昇する。この結果、アンプ空間１６に収納されている個体粒状物１８が上昇変位してピストン５を変位させる構成を開示している。

特開平９−８９１５３号公報は、発明「サーモ・アクチュエータ」を開示している。この「サーモ・アクチュエータ」によれば、ラバ・シールスプール５と感熱シリンダ９との間の空間にワックス１１が満たされ、感熱シリンダ９が冷えている状態ではワックス１１は凝固収縮して、その体積が減らされているので、ラバ・シール直状管３がばね荷重に押されて縮んで蛇腹状になり、ロッド２がラバ・シールスプール５内に深く押し入り初期の位置を占める。周囲温度が上昇するに伴って、感熱シリンダ９が所定の温度になると、感熱シリンダ９内のワックス１１は、膨張して圧力を増し、ラバ・シールスプール５は扁平となりながらロッド２を絞り上げるので、蛇腹３が上昇して直状管となるものである。

特開２００５−１８０４６１号公報は、発明「サーモバルブ」を開示している。この発明によれば、潤滑油流入部１の軸線に沿ってサーモバルブ４が挿入配置される。潤滑油流入部１を流過する潤滑油が所定の温度に上昇するとサーモバルブ４を構成するサーモエレメント６内の感応部材６ａが膨張し、ロッド６ｂが押し出され弁体７を押し下げて潤滑油流出部２から潤滑油がオイルクーラに流れる。

ところで、特開平７−６６７５号公報に開示されているアンプブロック方式ワックス型サーモスタットは、ワックス２の熱膨張によってピストン５をピストン保持部１０から突出させるものであり、また、特開平９−８９１５３号公報のサーモ・アクチュエータも感熱シリンダ９内に収納されているワックス１１が所定の温度に上昇すると、該感熱シリンダ９からロッド２を突出させるものである。

さらに、特開２００５−１８０４６１号公報のサーモバルブもサーモエレメント６を構成する感応部材６ａが所定の温度を検出すると、該サーモエレメント６からロッド６ｂが伸長するものである。

すなわち、特開平７−６６７５号公報、特開平９−８９１５３号公報及び特開２００５−１８０４６１号公報の発明は、いずれも周囲温度の上昇に伴い、流体が熱膨張することを利用して、ロッドもしくはシャフトを突出させ、所望の目的を達成しようとするものである。

しかしながら、上記の作用から明らかな通り、これらサーモエレメントは押し出しタイプのものであり、すなわち、周囲温度の上昇に伴ってロッドもしくはシャフトを押し出すタイプのものである。従って、この種のサーモエレメントを他の装置に組み込むことによって、ロッドやシャフトの進動作に伴い所望の作用を営むことができるが、一方、進動作したロッド等の存在が逆効果を生ずるという欠点もある。

例えば、この種のサーモエレメントを流体通路に臨むバルブ装置に組み込もうとすると、バルブ装置内部の構造が複雑となり、且つロッドが進動作することによって、ロッド先端が流体通路内に突出することになるために、流体通路を通流する流体の通過面積を狭小化し、また、それによって流体の円滑な通流を妨げることになるとの不都合が露呈する。

さらにまた、通流する流体の内部にロッド等の先端が侵入するために、異物を噛み込んでしまったり、一方、バルブ自体の構造を堅牢にせざるを得ず、大型化せざるを得なくなる。そして、これによって、さらに製造コストの上昇を免れない不都合もある。

本発明は、前記の種々の不都合を克服するためになされたものであって、サーモエレメントを構成するロッドあるいはシャフトを所定温度に到達した感熱流体の膨張作用が引き込む動作を行なうことにより、内部構造を簡略化するとともに、小型化に適し、しかも耐久性にも富むサーモエレメント及びこのサーモエレメントを組み込むサーモバルブを提供することを目的とする。

本発明は、ケーシングと、ケーシングと一体化され対象物に取り付けられる装着部と、ケーシング内に変位自在に配設され装着部から一端部が外部へと露呈するシャフトと、ケーシング内に封入されケーシングの周囲の温度変化に応じて膨張収縮する感熱媒体と、感熱媒体の膨張時に前記シャフトをケーシング側に引き込むシール部材と、を有する。

本発明によれば、周囲の温度が所定の値に到達すると感熱媒体が膨張してシャフトを、シール部材を介してケーシング側へと引き込む。これによって、ワークの搬送制御や流体の流通遮断が容易に行なわれる。

また、本発明では、シール部材はシャフトの他端部に係合し、感熱媒体の膨張に応じて撓曲することによりシャフトをケーシング内に引き込むことが好ましい。

簡単な構成でシャフトの進退動作が確保できるからである。

さらに、本発明では、シャフトの他端部側に該他端部に指向して拡径するテーパ面が形成されていることが好適である。また、シール部材の一部はテーパ面に接しており、感熱媒体の膨張時にシール部材の一部がシャフトのテーパ面に圧接して該シャフトを他端部側に変位させることが好適である。

シャフトの他端部側に設けられたテーパ面は、感熱媒体の膨張時に、シール部材によってシャフトを確実に変位させることができる。

またさらに、本発明は、サーモエレメントと、サーモエレメントが組み込まれるバルブ本体とからなるサーモバルブであって、サーモエレメントは、ケーシングと、ケーシングと一体化され対象物に取り付けられる装着部と、ケーシング内に変位自在に配設され装着部から一端部が外部へと露呈するシャフトと、ケーシング内に封入されケーシングの周囲の温度変化に応じて膨張収縮する感熱媒体と、感熱媒体の膨張時にシャフトをケーシング側に引き込むシール部材と、を有し、一方、バルブ本体は流体を導入するインレットポートと、流体を導出するアウトレットポートが形成されたボディと、インレットポートとアウトレットポートの間に設けられる着座部と、着座部に圧接離間する弁体とを有し、サーモエレメントを構成するシャフトの一端部が弁体に連結され、感熱媒体の膨張時にシール部材がシャフトを引き込むことにより着座部から弁体を離間させてインレットポートとアウトレットポートを連通させることを特徴とする。

感熱媒体の膨張時にサーモエレメントのシャフトが引き込まれることにより、常閉である弁体を着座部から離間させるので、何らの障害物もない状態で、すなわち流体通路の面積を減少させることなくインレットポートとアウトレットポートの間を流体が通過することが可能となるとともに異物の噛み込みも生じない。従って、バルブ自体を大型化させることなく必要な量の流体の通流遮断を行なうことができる。

なお、前記サーモバルブは直動型又はパイロット型であってもよいことは勿論である。

本発明に係るサーモエレメントによれば、周囲の温度が所定の値に到達することにより感熱媒体が膨張してシャフトをケーシング側へと引き込む。これによって、ワークの搬送制御や流体の流通制御を温度変化に応じて容易且つ確実に行なうことができる。

また、本発明に係るサーモエレメントを組み込むサーモバルブによれば、サーモエレメントのシャフトが感熱媒体の膨張収縮によって進退動作を行ない、これに伴って弁体が流体通路を開閉する。特に、感熱媒体の膨張はシャフトの引き込み動作を生ずるために流体通路の面積を少なくすることなく流体を通流させることが可能となるとともに異物の噛み込みが生じることもない。このため、バルブ自体を大型化させることなく必要な量の流体の流通遮断を行なうことが可能となる効果が得られる。

図１Ａは本発明の第１の実施形態であるサーモエレメントのシャフトが伸長状態にある縦断面図、図１Ｂはそのシャフトが収縮状態にある縦断面図である。 図２Ａは本発明の第２の実施形態であるサーモエレメントのシャフトが伸長状態にある縦断面図、図２Ｂはそのシャフトが収縮状態にある縦断面図である。 図３Ａは本発明の第３の実施形態であるサーモエレメントのシャフトが伸長状態にある縦断面図、図３Ｂはそのシャフトが収縮状態にある縦断面図である。 図４Ａは本発明の第４の実施形態であるサーモエレメントのシャフトが伸長状態にある縦断面図、図４Ｂはそのシャフトが収縮状態にある縦断面図である。 図５Ａは本発明の第５の実施形態であるサーモエレメントのシャフトが伸長状態にある縦断面図、図５Ｂはそのシャフトが収縮状態にある縦断面図である。 図６は、本発明に係るサーモエレメントを組み込むサーモバルブの第１の実施形態であって、弁体が閉成されている状態の縦断面図である。 図７は、図６に示すサーモバルブの弁体が開成されている状態の縦断面図である。 図８は、本発明に係るサーモエレメントを組み込むサーモバルブの第２の実施形態であって、弁体が閉成されている状態の縦断面図である。 図９は、図８に示すサーモバルブの弁体が開成されている状態の縦断面図である。

次に、本発明に係るサーモエレメントについて、それを組み込むサーモバルブとの関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

まず、サーモエレメントの基本的な構成について、種々の実施形態を挙げ、詳細に説明する。

図１Ａ及び図１Ｂは本発明に係るサーモエレメントの第１の実施形態を示す。なお、以下の実施形態において、同一の参照数字は、同一の構成又は機能を営む要素を示すものとし、この参照数字に付記される英文字は実施形態毎にａ〜ｅの如く異なるものとした。従って、同一の参照数字が付された構成要素は全ての実施形態を通して実質的に同一の機能を営むものとして改めて説明することを省略する場合がある。

図１Ａ及び図１Ｂにおいて、参照符号１０ａは、本発明に係るサーモエレメントを示す。このサーモエレメント１０ａは対象物（図示せず）に装着される金属製の装着部１２ａと、当該装着部１２ａに下端部が加締められて装着される感熱性に富む金属製のケーシング１４ａとを有する。装着部１２ａの周囲には、雄ねじ１６ａが刻設されるとともに、その軸心に沿って、貫通孔１８ａが形成されている。貫通孔１８ａの上部側は拡径して環状溝２０ａが形成されるとともに、当該雄ねじ１６ａの、図において、上端部は拡径してフランジ部２２ａを形成している。前記環状溝２０ａに、後述するシャフトの円滑な動作を確保するためのガイド部材２４ａが嵌着される。

ケーシング１４ａは、円筒体からなり、図において、その下端部は肉薄に形成され、装着部１２ａのフランジ部２２ａに外側から嵌合して加締めて装着される。ケーシング１４ａの下端部近傍に環状溝２８ａが形成されるとともに、上端部近傍にも環状溝３０ａが形成される。この環状溝３０ａの上部に連接され、且つその直径が当該環状溝３０ａよりも若干大きい環状溝３２ａが前記ケーシング１４ａに設けられる。

図１Ａ及び図１Ｂから了解されるように、環状溝２８ａには中央に貫通孔が形成された第１シール部材４０ａが装着されるとともに、環状溝３０ａには中央に貫通孔が形成された第２シール部材４２ａが着座する。第１シール部材４０ａ及び第２シール部材４２ａは合成ゴム等からなる可撓性部材である。この第１シール部材４０ａと第２シール部材４２ａに関連してケーシング１４ａには、シャフト４４ａが挿入される。シャフト４４ａの下端部は、図１Ａ及び図１Ｂにおいて、貫通孔１８ａに挿入されるとともに、当該シャフト４４ａの中程下位に設けられた環状溝４６ａにはその貫通孔を利用して第１シール部材４０ａが嵌合する。また、シャフト４４ａの上端部側に設けられた環状溝４８ａには、第２シール部材４２ａがその貫通孔を利用して嵌合する。さらに、シャフト４４ａにおいて前記環状溝４８ａよりも上方に設けられた環状溝５０ａには、金属製で且つリング状のストッパ５２ａが嵌合する。

なお、図１Ａ、図１Ｂ中、参照符号５４ａは、前記第２シール部材４２ａとストッパ５２ａがシャフト４４ａから抜けることを阻止するためのフランジを示す。

次いで、環状溝３２ａには、金属製のキャップ６０ａが嵌合する。キャップ６０ａは図１Ａ、図１Ｂから容易に了解されるように、環状溝３０ａに着座する第２シール部材４２ａの上面を抑えるとともに、ストッパ５２ａの外周面に接する。フランジ５４ａはキャップ６０ａとストッパ５２ａが形成する空間内にある。キャップ６０ａの上部隅角部に形成されたテーパ面６２ａを囲繞するように、ケーシング１４ａの上端部は内側へと加締められて該キャップ６０ａをしっかりと保持する。

このような構成において、環状溝３０ａに第２シール部材４２ａを装着する前に、ケーシング１４ａとシャフト４４ａで形成される円環状の空間に感熱性材料からなり、周囲温度の昇降により膨張収縮する流体、例えば、ワックス７０ａが充填される。ワックス７０ａは、特に、熱膨張性に富む感熱材料であることが好ましい。

本発明の第１実施形態に係るサーモエレメント１０ａは基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

まず、図１Ａにおいて、常温状態では貫通孔１８ａの下端部からシャフト４４ａの先端部７２ａが外部へと露呈する状態にあり、第１シール部材４０ａはその中央部が下方へと撓曲した状態にある。一方、第２シール部材４２ａは平坦状態を維持している。このような初期状態において、前記先端部７２ａに図示しないコンベアから矢印方向に沿って搬送されてくるワーク７４ａが当接するとする。シャフト４４ａの先端部７２ａはワーク７４ａの更なる移動を阻止する。

周囲の温度が所定の値以上に昇温すると熱膨張性材料からなるワックス７０ａが膨張し、遂には第２シール部材４２ａを上方へと押圧するに至る。これに伴い、前記第２シール部材４２ａが係合するシャフト４４ａもガイド部材２４ａに沿って上昇し、遂にはフランジ５４ａはキャップ６０ａの天井面に到達して、それ以上の上昇動作が妨げられることになる。この間、第１シール部材４０ａと第２シール部材４２ａはシャフト４４ａの上昇動作に伴って、図１Ｂに示すように、上方へと撓曲する。その際、シャフト４４ａの先端部７２ａは、当然にワーク７４ａとの係合を解き、図示しないコンベアが搬送動作を継続している場合には、ワーク７４ａは矢印方向へと変位動作を行なうことになる。

従って、予め装着部１２ａの雄ねじ１６ａを対象物、すなわち図示しない装置の螺溝に係着してサーモエレメント１０ａを固定し、このサーモエレメント１０ａが図示しないコンベアに近接して設けられていれば、温度変化に伴ってワーク７４ａの進動作、停止及び再度の移動動作に対する制御を行なうことができる。例えば、常温では、ワーク７４ａの搬送動作を阻止する一方、所定の高温に達したときにワーク７４ａの前進動作を行なわせしめることが可能となる。いわゆる、サーモエレメント１０ａを構成するシャフト４４ａのエレメント内への引き込み動作によって斯様な動作を営まさせることができる。

図２Ａ、図２Ｂに本発明に係るサーモエレメントの第２の実施形態を示す。

この第２実施形態によれば、サーモエレメント１０ｂを構成するケーシング１４ｂは、金属製の有底円筒体からなる。装着部１２ｂは、軸線方向に沿う環状凸部８０ｂを有するとともにケーシング１４ｂの下端部で加締められている。装着部１２ｂの上端部にガイド部材２４ｂが装着され、且つ装着部１２ｂの前記環状凸部８０ｂの外周面は、テーパ状に形成されている。環状凸部８０ｂの前記テーパ状の外周面とケーシング１４ｂの内周面との間にシール部材８２ｂが設けられる。シャフト４４ｂは、その上部にテーパ面８４ｂが形成されており、前記テーパ面８４ｂが終端する位置にフランジ８６ｂが形成されている。フランジ８６ｂの頂面は前記ケーシング１４ｂの頂部底面に対面する。合成ゴム等からなり伸縮性に富むシール部材８２ｂは、このように構成されるケーシング１４ｂの側壁と、テーパ面８４ｂ、環状凸部８０ｂのテーパ面、そしてガイド部材２４ｂの外周を利用してケーシング１４ｂの内部に装着される。円筒状のシール部材８２ｂを二重になるように折曲して形成された結果生じる内部空間には、所定温度以上で膨張するワックス７０ｂが封入される。

第２実施形態に係るサーモエレメント１０ｂは、基本的に以上のように構成されるものであり、まず、組立にあたっては、ケーシング１４ｂ内にフランジ８６ｂ側を挿入し、次いで、シール部材８２ｂをフランジ８６ｂの底面に略中央部が接するように挿入した後、当該シール部材８２ｂの略中央部にガイド部材２４ｂを挿入する。次いで、装着部１２ｂをケーシング１４ｂ内に挿入して、環状凸部８０ｂのテーパ面とケーシング１４ｂの環状周壁との間でシール部材８２ｂの両端部を挟み込むようにして、装着部１２ｂの環状段部に着座せしめる。

最後にケーシング１４ｂの底部を装着部１２ｂに対して加締めてサーモエレメント１０ｂが完成する。

このようにして得られたサーモエレメント１０ｂを使用するに際しては、まず、装着部１２ｂの雄ねじ１６ｂを図示しない装置に螺入する。この結果、シャフト４４ｂの先端部７２ｂは第１の実施形態と同様に装着部１２ｂの下端部から外方へと延在する。この外方へと延在する状態で、図示しないコンベアを付勢してワーク７４ｂを矢印方向に変位させる。この結果、第１実施形態と同様にワーク７４ｂは前記先端部７２ｂに当接し、それ以上の変位が阻止されることになる。周囲の温度が変化して、ワックス７０ｂが所定温度に達して熱膨張すると、ワックス７０ｂはシール部材８２ｂに対して加圧力を付与する。このために、シール部材８２ｂの内壁面がシャフト４４ｂのテーパ面８４ｂに圧接し、そのテーパ面８４ｂを利用してシャフト４４ｂを押し上げるに至る。フランジ８６ｂは、最終的にケーシング１４ｂの内壁面に至り、それ以上の変位が阻止される。この時、シャフト４４ｂの下端部は上昇するように退動作する。これによって、ワーク７４ｂは、シャフト４４ｂの先端部７２ｂによって阻止されていた移動動作が再び許容されるに至るため、図示しないコンベアによって次なるステップへと踏み出すことができる。

図３Ａ、図３Ｂは、本発明に係るサーモエレメントの第３の実施形態を示す。

この第３実施形態では、装着部１２ｃに一体的に組み込まれるケーシング１４ｃは、その下端部に前記装着部１２ｃに加締めて固着される大径部９０ｃを有するとともに、上端部に小径部９２ｃを有する環状体からなる。装着部１２ｃに対して進退自在に設けられるシャフト４４ｃは、その上端部にテーパ面８４ｃを有する金属製の棒体である。

なお、装着部１２ｃの上部には、環状溝８７ｃが設けられる。大径部９０ｃと装着部１２ｃとの間にシール部材８２ｃの下端部が前記装着部１２ｃの頂面に着座するように設けられる。シール部材８２ｃの上端部はケーシング１４ｃの小径部９２ｃを構成する段部に着座する。小径部９２ｃの開放された上部にはキャップ６０ｃが挿入され、且つ小径部９２ｃの頂部を加締めて前記キャップ６０ｃをシール部材８２ｃの上端部との間で保持する。前記シール部材８２ｃの中程は、シャフト４４ｃの中程に形成されたテーパ面８４ｃに周接するように構成される。前記シール部材８２ｃとケーシング１４ｃの胴部９４ｃとの間に流体として熱膨張性のワックス７０ｃが封入される。

なお、図３Ａ及び図３Ｂ中、参照符号２４ｃは、前記装着部１２ｃに設けられた環状溝８７ｃに着座するガイド部材を示す。

図３Ａから容易に了解される通り、常温状態ではシャフト４４ｃは、装着部１２ｃの下端部から所定距離下方へと、その先端部７２ｃが突出した状態にある。従って、第１の実施形態や第２の実施形態と同様にワーク７４ｃは前記先端部７２ｃで停止位置決めすることが可能である。

一方、周囲の温度が上昇してワックス７０ｃが膨張すると、その体積はシール部材８２ｃを介してシャフト４４ｃをキャップ６０ｃ側へと変位せしめるに至る。すなわち、シャフト４４ｃのテーパ面８４ｃを膨張したワックス７０ｃがシール部材８２ｃを介して押圧するために、シャフト４４ｃは、図３Ｂに示す位置まで上昇してシャフト４４ｃの頂部が、キャップ６０ｃの内壁に到達する。この結果、シャフト４４ｃが全体としてケーシング１４ｃに対し退く動作を行なうために、シャフト４４ｃの先端部７２ｃに係合するワーク７４ｃは、再び図示しないコンベアにより次なる位置へと変位が可能になる。

図４Ａ、図４Ｂは、本発明に係るサーモエレメントの第４の実施形態を示す。

この第４の実施形態において、サーモエレメント１０ｄを構成する装着部１２ｄの軸心に設けられた貫通孔１８ｄに沿って変位可能なシャフト４４ｄは、下端部から上端部に至る直径が同径であり、その上端部にフランジ５４ｄが設けられる。このフランジ５４ｄに接してシール部材４２ｄが設けられる。すなわち、ケーシング１４ｄと該ケーシング１４ｄに加締めて固着されるキャップ６０ｄの間で挟持されるシール部材４２ｄは、その外周端部が前記ケーシング１４ｄの上端部とキャップ６０ｄによって保持される円盤状であり、その中央に設けられた孔にシャフト４４ｄが挿通される。

ケーシング１４ｄの中程に前記シャフト４４ｄを挿通する仕切り壁９８ｄが設けられ、且つ装着部１２ｄには、その上端部が開口する環状溝１００ｄが設けられる。この環状溝１００ｄとシャフト４４ｄ、及び仕切り壁９８ｄの下面との間でガイド部材２４ｄとシール部材４０ｄが積層して配設されている。なお、図４Ａ、図４Ｂ中、参照符号７０ｄは流体、例えば、熱膨張性のワックスを示す。

この第４の実施形態は、前記第１〜第３実施形態と同様に、周囲の温度の上昇によってワックス７０ｄが膨張し、シール部材４２ｄを図４Ａ、図４Ｂにおいて押し上げ、フランジ５４ｄの頂面がキャップ６０ｄの内壁に当接するに至るまで、前記シャフト４４ｄが移動する。これを図４Ｂに示す。この第４の実施形態のサーモエレメント１０ｄによれば、前記第１〜第３の実施形態のサーモエレメント１０ａ〜１０ｃと同様の効果が得られる。

図５Ａ、図５Ｂに本発明に係るサーモエレメントの第５の実施形態を示す。

この第５の実施形態では、有底円筒状のケーシング１４ｅの内部に装着部１２ｅが収納され、当該ケーシング１４ｅと装着部１２ｅとはケーシング１４ｅの下端部を加締めることによって一体化する。装着部１２ｅの内部には、ガイド部材２４ｅとシール部材４０ｅとが積層して配置される。シャフト４４ｅは、テーパ面８４ｅを有し、当該テーパ面８４ｅが終端する位置に、図５Ａ、図５Ｂにおいて、上下に渡って環状突起部１０２ｅ、１０４ｅが互いに離間して一体的に形成されている。この環状突起部１０２ｅ、１０４ｅの間にシール部材４２ｅが収装される。ケーシング１４ｅとテーパ面８４ｅを含むシャフト４４ｅとの間で画成される室にワックス７０ｅが封入される。

このような構成において、周囲の温度の変化で所定温度に到達するとワックス７０ｅが膨張するに至る。その膨張した体積によって環状突起部１０２ｅが受圧面となり、且つ、テーパ面８４ｅが上方になるに従って拡径する形状であるためにシャフト４４ｅを図において上方へと変位せしめ、遂には環状突起部１０４ｅの頂面がケーシング１４ｅの内壁面に到達するに至る。これによって、シャフト４４ｅの先端部７２ｅが図５Ｂに示すようにケーシング１４ｅの内部に引き込まれるように退動作するため、第１の実施形態乃至第４の実施形態と同様の作用が営まれる。

次に、前記のように構成されるサーモエレメント１０ａ〜１０ｅを組み込むサーモバルブについて図６以降を参照して詳細に説明する。

図６及び図７は、直動型２ポートサーモバルブ２００ａを示す。前記サーモバルブ２００ａは、ボディ２０２ａを有する。ボディ２０２ａの一方の端部に圧力流体を導入するためのインレットポート２０４ａが形成されるとともに、他方の端部にアウトレットポート２０６ａが形成される。インレットポート２０４ａとアウトレットポート２０６ａの間にその軸線に略直交して着座部２０８ａがボディ２０２ａの底部から立ち上がるように形成される。図６及び図７において、ボディ２０２ａの頂部段部２０９ａを利用して、円筒状のカバー２１０ａが立設される。ボディ２０２ａとカバー２１０ａとの間にＯ−リングからなるシール部材２１２ａが介装される。図６、図７において、カバー２１０ａの上端部にＯ−リングからなるシール部材２１４ａを介してボンネット２１６ａが固着される。

前記ボンネット２１６ａは、その軸線方向中央部にボディ２０２ａ側に突出する突出部２１８ａを有し、この突出部２１８ａの底部に孔部２２０ａが設けられる。孔部２２０ａには、サーモエレメント３００ａを構成するシャフト３３８ａが貫通する。サーモエレメント３００ａは図１Ａ〜図５Ｂの実施形態に示すサーモエレメント１０ａ〜１０ｅと機能上、実質同一又はこれらと近似する構成である。サーモエレメント３００ａに関連して、前記孔部２２０ａが終端する上端部には、突出部２１８ａの上部段部２２２ａを利用してシール部材２２４ａが着座する。当該ボンネット２１６ａの軸心に沿って設けられた孔部の内周面には、ねじ溝２２６ａが設けられる。このねじ溝２２６ａを利用してサーモエレメント３００ａが装着される。

すなわち、サーモエレメント３００ａを構成する装着部３０２ａを有し、前記装着部３０２ａの外周壁の一部にねじ溝３０４ａが設けられている。前記ねじ溝３０４ａは前記ボンネット２１６ａのねじ溝２２６ａに螺合する。装着部３０２ａの下端部中央には凹部３０３ａが形成されるとともに、その上端部側には、段部３０６ａが設けられる。

前記段部３０６ａは環状に周回するものであって、その外側には外方へと突出するフランジ３０８ａが形成される。前記フランジ３０８ａを利用してケーシング３１０ａがその底部を加締めることによって固着される。

図６及び図７から了解されるように、ケーシング３１０ａは円筒状であり、その頂部にキャップ３２０ａが嵌合する。キャップ３２０ａは、ケーシング３１０ａの上端部を内側に加締めることによって位置決め固定される。キャップ３２０ａは、その底部に軸心方向に開口する環状の凹部３２２ａを有し、且つその底部がシール部材３２４ａをしっかりと押さえつける。装着部３０２ａの段部３０６ａには、ガイド部材３２６ａが嵌合するとともに、このガイド部材３２６ａの上部にシール部材３２８ａが前記ケーシング３１０ａに設けられた環状の内側段部に押さえつけられるように固定される。

従って、シール部材３２８ａとシール部材３２４ａとの間で環状の空間３３０ａが形成され、この環状空間３３０ａの内部に、例えば、周囲温度の上昇によって熱膨張するワックス５００ａが封入される。

図６及び図７から容易に了解されるように、前記ワックス５００ａを封入する環状空間３３０ａを貫通するようにキャップ３２０ａの下方から孔部２２０ａを通り、且つ着座部２０８ａに指向するシャフト３３８ａが延在する。シャフト３３８ａの途上には、前記シール部材２２４ａを嵌合する環状溝３４０ａ、シール部材３２８ａを嵌合する環状溝３４２ａ及びシール部材３２４ａを嵌合する環状溝３４４ａが互いに所定間隔離間して形成される。

シャフト３３８ａの下端部には、保持部３５０ａが固着される。すなわち、保持部３５０ａは、前記シャフト３３８ａの下端部に設けられたねじ３５２ａに螺合するリング体３５４ａを有し、前記リング体３５４ａと保持部３５０ａとの間で合成ゴム等からなる弁体３５８ａを挟持する。

後述するように、弁体３５８ａは、変位して着座部２０８ａの頂面に圧接可能である。保持部３５０ａには、同心的に複数の孔部３６０ａを形成した円盤３６２ａが固着される。前記円盤３６２ａとボンネット２１６ａとの間で突出部２１８ａ、シャフト３３８ａ、保持部３５０ａを囲繞するようにコイルスプリング３６４ａが設けられる。前記コイルスプリング３６４ａは、常時、円盤３６２ａを下方へと弾発的に押す力を付与し、この結果、保持部３５０ａに保持された弁体３５８ａは着座部２０８ａに圧接するよう作用する。

ここで、ボディ２０２ａ、着座部２０８ａ及び弁体３５８ａはバルブ本体７００ａを構成する。

本実施形態に係るサーモバルブ２００ａは基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

常温、例えば、周囲の環境温度が２５℃の場合には、環状の空間３３０ａに封入されているワックス５００ａは未だ熱膨張作用を営んでいない。従って、コイルスプリング３６４ａはその弾発力によってのみ保持部３５０ａを図６及び図７において下方へと押圧し、弁体３５８ａは着座部２０８ａに圧接している。このため、インレットポート２０４ａから導入される流体は、着座部２０８ａが弁体３５８ａと共働して停止状態にあるために、アウトレットポート２０６ａに導出されることはない。

周囲の温度が徐々に昇温してワックス５００ａが熱膨張を始めると、その膨張する力は、シール部材３２４ａを上方へと撓曲させる。その結果、シャフト３３８ａが上昇し、それに伴って、環状溝３４０ａに装着されているシール部材２２４ａ及び環状溝３４２ａに装着されているシール部材３２８ａも上方へと撓曲するに至る。このことは、弁体３５８ａが着座部２０８ａからコイルスプリング３６４ａの弾発力に抗して上昇することを意味する。その結果、インレットポート２０４ａとアウトレットポート２０６ａが連通し、インレットポート２０４ａに導入される流体は、着座部２０８ａと弁体３５８ａの間を通ってアウトレットポート２０６ａに導出されるに至る。

一方、ワックス５００ａは、周囲の温度が常温に戻ることによって収縮し、シャフト３３８ａを図において下降させ、再びサーモバルブ２００ａは着座部２０８ａに弁体３５８ａを着座せしめる。この結果、インレットポート２０４ａとアウトレットポート２０６ａの間の連通が遮断される。

すなわち、本実施形態のサーモバルブ２００ａは、周囲の温度の変化に応じてワックス５００ａが膨張、収縮する機能に着目し、特に、熱膨張体、好適には、ワックス５００ａが周囲の温度の上昇に伴って膨張するとき、シャフト３３８ａが上方へと変位する。すなわち、サーモエレメント３００ａ側へと引き込まれ、これによって、インレットポート２０４ａからアウトレットポート２０６ａに通流する流体の進行を妨げることなく、開動作を行なうことができる。また、シャフト３３８ａが引き込み動作を営むために流体通路に異物が侵入しても噛み込むこともない。

図８及び図９に本発明に係るサーモバルブの他の実施形態を示す。

サーモバルブの第１の実施形態であるサーモバルブ２００ａに対し、この第２の実施形態のサーモバルブでは、参照数字はそのままに、末尾の英文字を変えることにより、同一の参照数字で表される構成要素は同一の部材とし、その詳細な説明を省略する。

この第２の実施形態に係るサーモバルブ２００ｂは、パイロット型２ポートサーモバルブである。このパイロット型２ポートサーモバルブ２００ｂは、カバー２１０ｂとボディ２０２ｂとの間にダイヤフラム６００ｂを含む。すなわち、ダイヤフラム６００ｂはカバー２１０ｂとボディ２０２ｂとの間で挟持される。ダイヤフラム６００ｂには、その略中央部下面に膨出部６０１ｂが形成されるとともに周縁部の間に孔部６０２ｂが設けられる。ダイヤフラム６００ｂと同心的に周囲が上方へと撓曲するディスク６０４ｂが設けられ、このディスク６０４ｂに設けられる孔部６０６ｂは、前記ダイヤフラム６００ｂの孔部６０２ｂと同径であり、互いに連通している。前記ダイヤフラム６００ｂとディスク６０４ｂは、その軸心において挟持部６１０ｂによって一体的に挟持される。すなわち、挟持部６１０ｂは、その下端部にねじ６１２ｂを有し、このねじ６１２ｂにナット６１４ｂが螺合して挟持部６１０ｂの本体６１６ｂとの間でしっかりと締め付けられる。挟持部６１０ｂの軸心を通って貫通孔であるオリフィス６１８ｂが設けられる。オリフィス６１８ｂの直径は前記孔部６０２ｂ、６０６ｂよりも若干大径である。オリフィス６１８ｂの上部先端は、保持部３５０ｂの中心の下部に設けられた弁体３５８ｂに当接自在である。

ここで、保持部３５０ｂについて説明しておく。図８及び図９に示すように、保持部３５０ｂは長手方向に沿って段差のあるシャフト３３８ｂの下端部に装着され、軸線方向に沿って直径の異なる段部６５０ｂ、６５２ｂ、６５４ｂ及び６５６ｂを有する。保持部３５０ｂの下面中央に弁体３５８ｂが装着される。弁体３５８ｂは弾性体からなる合成ゴムで形成されている。最大径である段部６５０ｂとボンネット２１６ｂとの間にコイルスプリング３６４ｂが介装され、このコイルスプリング３６４ｂの弾発力によって弁体３５８ｂが挟持部６１０ｂのオリフィス６１８ｂ上端を閉塞するよう作用する。保持部３５０ｂ、ディスク６０４ｂ等は室６３０ｂの内部に配置される。

ここで、ボディ２０２ｂ、着座部２０８ｂ及び弁体３５８ｂはバルブ本体７００ｂを構成する。

なお、図８及び図９において、参照符号３００ｂはバルブ本体７００ｂに組み込まれるサーモエレメントを示し、参照符号３０２ｂは装着部を示し、また、参照符号３１０ｂはケーシングを示す。

本発明に係る第２の実施形態のサーモバルブ２００ｂは以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について説明する。

常温、すなわち、例えば、環境温度が２５℃にあるとき、ワックス５００ｂは特に熱膨張をすることはない。従って、コイルスプリング３６４ｂの弾発力は、保持部３５０ｂを下方へと押圧し、その結果、弁体３５８ｂは挟持部６１０ｂのオリフィス６１８ｂを閉塞する。これによって、インレットポート２０４ｂとアウトレットポート２０６ｂ間の流体の通流は遮断された状態である。すなわち、着座部２０８ｂにダイヤフラム６００ｂの膨出部６０１ｂが押圧された状態にあるからである。

インレットポート２０４ｂの流体は、その間、孔部６０２ｂ、６０６ｂから室６３０ｂに侵入するが、この室６３０ｂは、インレットポート２０４ｂと同圧であるために、ダイヤフラム６００ｂを変位させることはない。

周囲の温度が昇温することによって、ワックス５００ｂは膨張する。それによって、シール部材３２４ｂが上方へと撓曲する。その結果、シャフト３３８ｂが上昇し、遂にはシャフト３３８ｂに連結される保持部３５０ｂを上昇させるに至る。これによって、挟持部６１０ｂのオリフィス６１８ｂを閉塞していた弁体３５８ｂが当該オリフィス６１８ｂの上端から離間する。前記作用によりインレットポート２０４ｂ、室６３０ｂ及びアウトレットポート２０６ｂとの間が互いに連通することになる。これによって、インレットポート２０４ａから入り込む流体は孔部６０２ｂ、６０６ｂを通り、さらにオリフィス６１８ｂからアウトレットポート２０６ｂへと到達し、外部へと導出される。この間、オリフィス６１８ｂの開口直径は孔部６０２ｂ、６０６ｂよりも大径に構成されているために、容易に流体をアウトレットポート２０６ｂに導出することができる。

周囲の温度が低下すれば、ワックス５００ｂは収縮し、再び、シャフト３３８ｂが下降して弁体３５８ｂは、オリフィス６１８ｂを閉塞する。これによって、インレットポート２０４ｂとアウトレットポート２０６ｂとの連通状態が遮断されるに至る。

以上、本発明の実施形態のサーモエレメントによれば、周囲の温度が昇温して所定の値に到達すると、ワックスが膨張してシャフトをケーシング側へと引き込む。一方、周囲温度が所定の温度未満の場合、ワックスが収縮してシャフトを伸長する。これによってワークの搬送制御や流体の流通制御を周囲の温度変化に応じて的確に行なうことが可能となる。また、本発明の実施形態に係るサーモバルブによれば、周囲の温度変化に応じてサーモエレメントに連結されたシャフトが進退動作を行なって弁体の開閉動作が遂行される。特に、周囲の温度が所定温度以上になるとワックスの膨張が流体の通路内に臨む弁体を退動させて流体の通路を可能な限り大きく開成する。これによって流体を充分に流通させることが可能となる。また、流体の通路内に異物が紛れ込んでも弁体等によって障害となることはない。すなわち、異物の噛み込み等も回避できる等の効果が得られる。

以上、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能なことは言うまでもない。

Claims (7)

1. ケーシング（１４ａ〜１４ｅ）と、
   前記ケーシング（１４ａ〜１４ｅ）と一体化され対象物に取り付けられる装着部（１２ａ〜１２ｅ）と、
   前記ケーシング（１４ａ〜１４ｅ）内に変位自在に配設され前記装着部（１２ａ〜１２ｅ）から一端部が外部へと露呈するシャフト（４４ａ〜４４ｅ）と、
   前記ケーシング（１４ａ〜１４ｅ）内に封入され前記ケーシング（１４ａ〜１４ｅ）の周囲の温度変化に応じて膨張収縮する感熱媒体（７０ａ〜７０ｅ）と、
   前記感熱媒体（７０ａ〜７０ｅ）の膨張時に前記シャフト（４４ａ〜４４ｅ）を前記ケーシング（１４ａ〜１４ｅ）側に引き込むシール部材（４２ａ、４２ｄ、４２ｅ、８２ｂ、８２ｃ）と、
   を有することを特徴とするサーモエレメント（１０ａ〜１０ｅ）。
2. 請求項１記載のサーモエレメント（１０ａ〜１０ｅ）において、
   前記シール部材（４２ａ、４２ｄ、４２ｅ、８２ｂ、８２ｃ）は前記シャフト（４４ａ〜４４ｅ）の他端部に係合し、前記感熱媒体（７０ａ〜７０ｅ）の膨張に応じて撓曲することにより前記シャフト（４４ａ〜４４ｅ）を前記ケーシング（１４ａ〜１４ｅ）内に引き込むことを特徴とするサーモエレメント（１０ａ〜１０ｅ）。
3. 請求項１又は２記載のサーモエレメント（１０ｂ、１０ｃ）において、
   前記シャフト（４４ｂ、４４ｃ）の他端部側に該他端部に指向して拡径するテーパ面（８４ｂ、８４ｃ）が形成されていることを特徴とするサーモエレメント（１０ｂ、１０ｃ）。
4. 請求項３記載のサーモエレメント（１０ｂ、１０ｃ）において、
   前記シール部材（８２ｂ、８２ｃ）の一部は前記テーパ面（８４ｂ、８４ｃ）に接しており、
   前記感熱媒体（７０ｂ、７０ｃ）の膨張時に前記シール部材（８２ｂ、８２ｃ）の一部が前記シャフト（４４ｂ、４４ｃ）の前記テーパ面（８４ｂ、８４ｃ）に圧接して該シャフト（４４ｂ、４４ｃ）を前記他端部側に変位させることを特徴とするサーモエレメント（１０ｂ、１０ｃ）。
5. サーモエレメント（３００ａ、３００ｂ）と、前記サーモエレメント（３００ａ、３００ｂ）が組み込まれるバルブ本体（７００ａ、７００ｂ）とからなるサーモバルブ（２００ａ、２００ｂ）であって、
   前記サーモエレメント（３００ａ、３００ｂ）は、
   ケーシング（３１０ａ、３１０ｂ）と、
   前記ケーシング（３１０ａ、３１０ｂ）と一体化され対象物に取り付けられる装着部（３０２ａ、３０２ｂ）と、
   前記ケーシング（３１０ａ、３１０ｂ）内に変位自在に配設され前記装着部（３０２ａ、３０２ｂ）から一端部が外部へと露呈するシャフト（３３８ａ、３３８ｂ）と、
   前記ケーシング（３１０ａ、３１０ｂ）内に封入され前記ケーシング（３１０ａ、３１０ｂ）の周囲の温度変化に応じて膨張収縮する感熱媒体（５００ａ、５００ｂ）と、
   前記感熱媒体（５００ａ、５００ｂ）の膨張時に前記シャフト（３３８ａ、３３８ｂ）を前記ケーシング（３１０ａ、３１０ｂ）側に引き込むシール部材（３２４ａ、３２４ｂ）と、
   を有し、
   一方、前記バルブ本体（７００ａ、７００ｂ）は流体を導入するインレットポート（２０４ａ、２０４ｂ）と、前記流体を導出するアウトレットポート（２０６ａ、２０６ｂ）が形成されたボディ（２０２ａ、２０２ｂ）と、前記インレットポート（２０４ａ、２０４ｂ）と前記アウトレットポート（２０６ａ、２０６ｂ）の間に設けられる着座部（２０８ａ、２０８ｂ）と、前記着座部（２０８ａ、２０８ｂ）に圧接離間する弁体（３５８ａ、３５８ｂ）とを有し、
   前記サーモエレメント（３００ａ、３００ｂ）を構成する前記シャフト（３３８ａ、３３８ｂ）の一端部が前記弁体（３５８ａ、３５８ｂ）に連結され、
   前記感熱媒体（５００ａ、５００ｂ）の膨張時に前記シール部材（３２４ａ、３２４ｂ）が前記シャフト（３３８ａ、３３８ｂ）を引き込むことにより前記着座部（２０８ａ、２０８ｂ）から前記弁体（３５８ａ、３５８ｂ）を離間させて前記インレットポート（２０４ａ、２０４ｂ）と前記アウトレットポート（２０６ａ、２０６ｂ）を連通させる
   ことを特徴とするサーモエレメントを組み込むサーモバルブ（２００ａ、２００ｂ）。
6. 請求項５記載のサーモバルブ（２００ａ）において、
   前記サーモバルブ（２００ａ）は直動型のサーモバルブであることを特徴とするサーモエレメントを組み込むサーモバルブ（２００ａ）。
7. 請求項５記載のサーモバルブ（２００ｂ）において、
   前記サーモバルブ（２００ｂ）はパイロット型のサーモバルブであることを特徴とするサーモエレメントを組み込むサーモバルブ（２００ｂ）。

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