JPH1068473A - サーモエレメントおよびサーモスタット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サーモエレメントの部品点数の削減により製造
コストを下げ、ピストンの長手方向の寸法を短く小型化
し、ピストンの摺動部が外部に露出しないで摺動部から
感温部材が漏洩せず、摺動部が水に浸漬しないので、摺
動部に水が浸入せず悪影響を与えることがなく、また、
摺動部に水垢が付着せず摺動に悪影響を与えることがな
く、信頼性の向上および長寿命化を図ることである。 【解決手段】温度変化によって膨張・収縮する感温部材
４を充填したケース１内に設けたピストンガイド２にピ
ストン３の一端部３ａを摺動自在に支持させ、前記感温
部材４の膨張を前記ピストン３に伝達する変形性弾性部
材５は、外周部５ａを前記ケース１の開口部１ａに固定
され、内周部５ｂは前記ピストン３の先端部３ｂと外部
ピストン６とにより挟持されるとともに前記感温部材４
をケース１内に密封するように構成したことを特徴とす
るサーモエレメント。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ケースに充填さ
れ温度変化によって膨張・収縮する感温部材の膨張・収
縮によって、ピストンを進退（ストローク）させるサー
モエレメントおよびこのサーモエレメントを使用したサ
ーモスタットの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のサーモエレメントとして
は、次のようなものがあった。図５はその従来例の一つ
であり、１５は有底のケースで、このケース１５に温度
変化によって膨張・収縮する感温部材（ワックス）１６
が充填され、この感温部材１６を封入するように前記ケ
ース１５の開口部に、変形性弾性部材（ダイヤフラム）
１７を介在させて筒状のピストンガイド１８がかしめ固
定等によって連結され、このピストンガイド１８内に、
前記変形性弾性部材１７側から順次、流動体１９と、ラ
バーピストン２０と、円盤２１およびピストン２２とを
入れてサーモエレメントＴＥが構成されている。図５の
（ａ）は低温時の状態であり、温度が上昇すると前記感
温部材１６が膨張し、図５の（ｂ）に示すように、変形
性弾性部材１７がピストン２２側に変形して流動体１９
を押動し、ラバーピストン２０および円盤２１を介して
ピストン２２を突出させる。

【０００３】図６は従来例の他の一つであり、２３は有
底のケースで、このケース２３に温度変化によって膨張
・収縮する感温部材２４が充填され、ゴムスリーブ２５
は、先端部外周に金属スリーブ２７を焼き付け固定して
感温部材２４を前記ケース２３の開口部で封入するよう
に、前記ケース２３に挿入して固定され、ピストン２６
が前記ゴムスリーブ２５の中に摺動自在に挿入され、前
記ケース２３の開口部でかしめ固定されて、サーモエレ
メントＴＥが構成されている。図６の（ａ）は低温時の
状態であり、温度が上昇すると前記感温部材２４が膨張
して、図６の（ｂ）に示すように、ゴムスリーブ２５の
外周を矢印で示すように押圧し、前記ゴムスリーブ２５
に摺動自在に挿入したピストン２６を絞り出すように作
用させて、ピストン２６を突出させる。

【０００４】図７は従来例のさらに他の一つであり、２
８は有底のケースで、このケース２８に温度変化によっ
て膨張・収縮する感温部材２９が充填され、この感温部
材２９をケース２８に封入するように、ケース２８の開
口部にピストン挿入孔を有するゴムシール３０を設け、
このゴムシール３０の外面にピストン挿入孔を有するテ
フロンスリーブ３１を設け、これらゴムシール３０およ
びテフロンスリーブ３１の外周に、ピストン挿入孔を有
するピストンガイド３２を当接するとともに、このピス
トンガイド３２を前記ケース２８の開口部にかしめ固定
等によって取り付け、前記各部材のピストン挿入孔にピ
ストン３３を摺動自在に挿入してサーモエレメントＴＥ
が構成されている。図７の（ａ）は低温時の状態であ
り、温度が上昇すると前記感温部材２９が膨張して、図
７の（ｂ）に示すように、ピストン３３の外周を矢印で
示すように押圧して、ピストン３３を押し出すように作
用して突出させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す従来例は、
感温部材２９の膨張をピストン２２に伝達する流動体１
９の漏洩防止のためにラバーピストン２０と円盤２１と
で二重シールを行っているが、シール部材であるラバー
ピストン２０および円盤２１がピストン２２と一緒にピ
ストンガイド１８内を摺動しながら流動体１９が漏洩し
ないようにシールする構造であるため、シール性能が比
較的良くないといった課題があった。また、サーモエレ
メントＴＥを大型化した場合等には特に軸方向に大きく
なるといった課題がある。また、部品点数が多くなるた
め、製造コストが高くなる等の課題があった。

【０００６】また、図６に示す従来例は、ピストン２６
の支持がゴムスリーブ２５のみで行われているため、ピ
ストン２６に横方向からの力が加わると、ピストン２６
が左右に振れて、ピストン２６が正確に進退しない等の
課題がある。また、ピストン２６とゴムスリーブ２５と
の間に冷却水が浸入し易いため、冷却水が浸入すると、
ゴムスリーブ２５が膨れてピストン２６が突出する場合
があり、設定温度よりも早くピストン２６が突出してし
まう等、ピストン２６の進退が正確に行われない。ま
た、冷却水の影響により、ゴムスリーブ２５が硬化し永
久歪みを起こし易く、感温部材２４の膨張時にピストン
２６を絞り出さなくなり、すなわち、ピストン２６が動
かなくなる等の課題があった。

【０００７】また、図７に示す従来例は、ゴムシール３
０およびテフロンスリーブ３１とピストン３３との間か
ら感温部材２９が漏れるおそれがある。また、ピストン
ガイド３２のピストンをガイドする部分が短いため、ピ
ストン３３が突出して開弁状態になったときに、ピスト
ン３３の先端部に横方向から力が加わると、ピストン３
３が左右に振れて、ピストン３３がケース２８の内壁と
干渉しピストン３３を破損させる等の課題があった。ま
た、図６および図７に示す従来のサーモエレメントＴＥ
で、例えばエンジンの冷却水（ＬＬＣ）の流れを制御す
るサーモスタットを構成した場合には、開弁時にピスト
ンの先端側に横方向から水圧が加わると、ピストンが左
右に振れて、弁が弁座に対して斜めに開弁するなど弁の
開閉が正確に行えない等の課題があった。この発明は、
前記各従来例のような諸問題を解決したサーモエレメン
トおよびこのサーモエレメントを使用したサーモスタッ
トを提供することを課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明のサーモエレメントは、温度変化によって
膨張・収縮する感温部材４を充填したケース１内に設け
たピストンガイド２にピストン３の一端部３ａを摺動自
在に支持させ、前記感温部材４の膨張を前記ピストン３
に伝達する変形性弾性部材５は、外周部５ａを前記ケー
ス１の開口部１ａに固定され、内周部５ｂは前記ピスト
ン３の先端部３ｂと外部ピストン６とにより挟持される
とともに前記感温部材４をケース１内に密封するように
構成したことを特徴とするサーモエレメントＴＥとした
ものである。

【０００９】また、前記ケース１内に設けたピストンガ
イド２、または、ピストン３のピストンガイド摺動部３
ｃに感温部材４が流通する溝７を設けたことを特徴とす
るサーモエレメントＴＥとしたものである。

【００１０】また、前記変形性弾性部材５の内周部５ｂ
は、ピストン３の先端部３ｂに形成した鍔３ｄと外部ピ
ストン６の一端より中間部寄りに形成した鍔６ａとで挟
持されていることを特徴とするサーモエレメントＴＥと
したものである。

【００１１】また、前記サーモエレメントＴＥのケース
１の外周に弁体９を取付け、この弁体９の外周部９ａを
フランジ１０の内周部に形成した開口１０ａを開閉し得
るように前記フランジ１０を配設するとともに、前記フ
ランジ１０から膨出した支持部１１を形成し、前記サー
モエレメントＴＥの外部ピストン６の頂点６ｂを前記支
持部１１の頂点内面１１ａに当接固定し、前記フランジ
１０のサーモエレメントＴＥのピストンガイド２側に、
ピストンガイド２が摺動自在な開口部１３ａを有し、前
記弁体９をフランジ１０側に付勢するスプリング１２を
縮設するようにフレーム１３を取り付けて構成したこと
を特徴とするサーモスタットとしたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に従ってこの発明のサ
ーモエレメントの実施の形態について詳細に説明する。
図１はこの発明のサーモエレメントの縦断面図、図２お
よび図３は図１のＸ−Ｘ線における断面の各実施の形態
を示すものであり、１は例えば熱伝達性良好の金属製の
有底のケース、２はケース１の底部に形成したピストン
ガイド、３はピストンで、その一端部３ａがピストンガ
イド２に摺動自在に支持されている。４はピストン３と
ケース１内との間に充填した感温部材（ワックス）、５
は変形性弾性部材（ダイヤフラム）で、その外周部５ａ
がシール部材８を介して前記ケース１の開口部１ａにか
しめ等で固定され、内周部５ｂは前記ピストン３の先端
部３ｂと外部ピストン６とにより挟持されている。

【００１３】さらに、前記ピストン３の先端部３ｂの上
に変形性弾性部材５および外部ピストン６を取付る説明
を詳細に行う。前記ピストン３の先端部３ｂの中心に前
記外部ピストン６の一端部６ｃを挿入する挿入穴３ｅが
穿設されており、さらに、ピストン３の先端部３ｂの外
周に鍔３ｄが形成されている。中心部に前記外部ピスト
ン６の一端部６ｃが挿入される挿入孔５ｃが穿設された
変形性弾性部材５の内周部５ｂが、前記ピストン３の先
端部３ｂおよび鍔３ｄの上に当接され、変形性弾性部材
５の内周部５ｂから外周部５ａの近傍までの上に鍔６ａ
を当接させて外部ピストン６の一端部６ｃを、前記変形
性弾性部材５に穿設した挿入孔５ｃおよびピストン３の
先端部３ｂの中心に穿設した挿入穴３ｅに挿入して、前
記ピストン３の先端部の鍔３ｄと外部ピストン６の鍔６
ａとで前記変形性弾性部材５の内周部５ｂを挟持して、
前記ピストン３の先端部３ｂに変形性弾性部材５および
外部ピストン６を連結する。

【００１４】また、図１のＸ−Ｘ線における断面を図２
および図３で示すように、前記感温部材４が膨張して前
記ピストン３が前進したときに、ピストン３の後端（一
端）とケース１内のピストンガイド２との間１ｂに、前
記感温部材４が流通し得る溝７が、前記ピストンガイド
２またはピストン３のピストンガイド摺動部３ｃに設け
られている。

【００１５】この発明のサーモエレメントＴＥは、以上
のように構成されているので、前記感温部材４が温度の
上昇によって膨張すると、ピストン３の先端部３ｂの鍔
３ｄの内面を図１で矢印で示すように外方に押圧して、
ピストン３を外部ピストン６の方向へ摺動させ、このピ
ストン３の先端部３ｂに変形性弾性部材５を介して連結
した外部ピストン６が前進する。温度の低下によって前
記感温部材４が収縮すると、前記変形性弾性部材５の変
形が復元して、あるいは前記外部ピストン６を図示しな
いスプリング等で付勢させた復帰力によってピストン３
および外部ピストン６が後退する。前記感温部材４の膨
張・収縮によってピストン３が前進・後退する際に、前
記ピストンガイド２またはピストン３のピストンガイド
摺動部３ｃに設けた溝７を感温部材４が流通するので、
ピストン３がスムーズに前進・後退することができる。

【００１６】また、この発明のサーモスタットの実施の
形態について図４に従って詳細に説明する。９は前記の
ように構成したサーモエレメントＴＥのケース１の外周
に取り付けた例えば円板状の弁体、１０は弁座となるフ
ランジで、このフランジ１０の内周部に形成した開口１
０ａを前記弁体９の外周部９ａで開閉し得るようになっ
ている。前記フランジ１０の開口１０ａから所望幅の板
状に膨出した支持部１１を形成し、前記サーモエレメン
トＴＥの外部ピストン６の頂点６ｂを前記支持部１１の
頂点内面１１ａに当接固定している。前記支持部１１と
サーモエレメントＴＥとの間の空間Ｓは、支持部１１の
外方と連通している。

【００１７】また、前記フランジ１０のサーモエレメン
トＴＥのピストンガイド２側に、ピストンガイド２が摺
動自在な略円状の開口部１３ａを有する所望幅の板状の
フレーム１３が設けられている。このフレーム１３とサ
ーモエレメントＴＥとの間の空間Ｓ′は、フレーム１３
の外方と連通している。１２は前記弁体９とフレーム１
３との間に縮設し弁体９をフランジ１０側に押圧付勢す
るスプリングである。

【００１８】この発明のサーモスタットは、以上のよう
に構成されているので、低温時には図４の（ａ）に示す
ように、前記サーモエレメントＴＥの感温部材４が収縮
しているので、ピストン３および外部ピストン６が後退
するので、前記弁体９がスプリング１２に押されて弁座
となるフランジ１０の開口１０ａ部に押圧されて、開口
１０ａを閉じる。

【００１９】温度が上昇すると、図４の（ｂ）に示すよ
うに、前記サーモエレメントＴＥの感温部材４が膨張
し、ピストン３および外部ピストン６が前進する。この
外部ピストン６の頂点６ｂは前記支持部１１の頂点内面
１１ａに当接固定されているので、サーモエレメントＴ
Ｅのケース１が外部ピストン６の前進方向と反対方向に
移動し、このケース１に取り付けた弁体９が、スプリン
グ１２の付勢力に抗して前記フランジ１０の開口１０ａ
部から離れて、開口１０ａを開ける。

【００２０】

【発明の効果】請求項１のサーモエレメントによれば、
感温部材はケースとピストンの間に配設されている変形
性弾性部材により外部と完全に遮断されているので、ピ
ストンとピストンガイドの摺動部分などの内部への外部
からの水・水垢などの浸入の恐れもなく、また、感温部
材の外部への漏洩の心配もないので、信頼性の向上およ
び長寿命化をはかることができる。ゴム材料は、変形性
弾性部材のみにしか使用しておらず、従来に対してゴム
材料の使用量（ボリューム）も少ないため、サーモエレ
メントの性能に対するゴムの経時変化による劣化の影響
を最小限に抑えることができる。また、感温部材の膨張
収縮作用をピストンに伝達させるための流動体、および
流動体の漏洩防止のためのラバーピストンや円盤を使用
していないため、軸方向および全体の寸法の小型化と軽
量化を図ることができるとともに、流動体の漏洩や、ラ
バーピストン、円盤のシール性能の悪化の恐れもない。
また、ピストンは、常に、ピストンガイドと摺動しなが
ら進退するので、ピストンに横方向からの力が加わって
も、ピストンが左右に振られることもなく、ピストンが
正確に進退可能である。

【００２１】また、請求項２に記載のサーモエレメント
によれば、感温部材が膨張・収縮してピストンが移動し
たときに、ピストンの後端とピストンガイドとの間に感
温部材が流通し得る溝が、ピストンガイドまたはピスト
ンのピストンガイド摺動部に設けられているので、ピス
トンがよりスムーズに摺動するようになる。

【００２２】また、請求項３に記載のサーモエレメント
によれば、変形性弾性部材の内周部が、ピストンの先端
部に形成した鍔と、外部ピストンに形成した鍔とで挟持
されているので、各々（変形性弾性部材と外部ピストン
およびピストン）との接触面積が大きくとれるので、変
形性弾性部材の取付がより確実に行われるとともに、シ
ール性能が向上するとともに、信頼性もさらに向上させ
ることができる。

【００２３】また、請求項４に記載のサーモスタットに
よれば、前記のような利点を有するサーモエレメントに
よってサーモスタットを構成したので、サーモスタット
の軸方向の寸法を短くし、サーモスタットを小型化する
ことができ、また、部品点数の削減等によって、製造コ
ストを下げることができる。また、感温部材はケースと
ピストンの間に配設されている変形性弾性部材により外
部と完全に遮断されているので、ピストンとピストンガ
イドの摺動部分などの内部への外部からの水・水垢など
の浸入の恐れもないので、ピストンとピストンガイドの
摺動に悪影響を与えたり、水垢が付着してサーモスタッ
トの開弁に悪影響を与えることがなくなるので、正確な
開弁が可能になる。また、感温部材の外部への漏洩の心
配もないので、信頼性の向上および長寿命化をはかるこ
とができる。また、ピストンは、常に、ピストンガイド
と摺動しながら進退するので、開弁時にピストンの先端
側に横方向から水圧が加わった場合でも、ピストンが左
右に振れることもなく、弁が弁座に対して平行に開弁可
能であるため、正確な開弁が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のサーモエレメントの縦断面図であ
る。

【図２】図１のＸ−Ｘ線における横断面の一実施の形態
を示す図である。

【図３】図１のＸ−Ｘ線における横断面の他の実施の形
態を示す図である。

【図４】この発明のサーモスタットの縦断面図である。

【図５】従来のサーモエレメントの縦断面図である。

【図６】従来の他のサーモエレメントの縦断面図であ
る。

【図７】従来のさらに他のサーモエレメントの縦断面図
である。

【符号の説明】

１ ケース １ａ 開口部 １ｂ 間 ２ ピストンガイド ３ ピストン ３ａ 一端部 ３ｂ 先端部 ３ｃ ピストンガイド摺動部 ３ｄ 鍔 ３ｅ 挿入穴 ４ 感温部材（ワックス） ５ 変形性弾性部材（ダイヤフラム） ５ａ 外周部 ５ｂ 内周部 ５ｃ 挿入孔 ６ 外部ピストン ６ａ 鍔 ６ｂ 頂点 ６ｃ 一端部 ７ 溝 ８ シール部材 ９ 弁体 ９ａ 外周部 １０ フランジ １０ａ 開口 １１ 支持部 １１ａ 頂点内面 １２ スプリング １３ フレーム １３ａ 開口部 １５ ケース １６ 感温部材 １７ 変形性弾性部材 １８ ピストンガイド １９ 流動体 ２０ ラバーピストン ２１ 円盤 ２２ ピストン ２３ ケース ２４ 感温部材 ２５ ゴムスリーブ ２６ ピストン ２７ 金属スリーブ ２８ ケース ２９ 感温部材 ３０ ゴムシール ３１ テフロンスリーブ ３２ ピストンガイド ３３ ピストン ＴＥ サーモエレメント

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】温度変化によって膨張・収縮する感温部材
   （４）を充填したケース（１）内に設けたピストンガイ
   ド（２）にピストン（３）の一端部（３ａ）を摺動自在
   に支持させ、前記感温部材（４）の膨張を前記ピストン
   （３）に伝達する変形性弾性部材（５）は、外周部（５
   ａ）を前記ケース（１）の開口部（１ａ）に固定され、
   内周部（５ｂ）は前記ピストン（３）の先端部（３ｂ）
   と外部ピストン（６）とにより挟持されるとともに前記
   感温部材（４）をケース（１）内に密封するように構成
   したことを特徴とするサーモエレメント。
2. 【請求項２】前記ケース（１）内に設けたピストンガイ
   ド（２）、または、ピストン（３）のピストンガイド摺
   動部（３ｃ）に感温部材（４）が流通する溝（７）を設
   けたことを特徴とする請求項１記載のサーモエレメン
   ト。
3. 【請求項３】前記変形性弾性部材（５）の内周部（５
   ｂ）は、ピストン（３）の先端部（３ｂ）に形成した鍔
   （３ｄ）と外部ピストン（６）の一端より中間部寄りに
   形成した鍔（６ａ）とで挟持されていることを特徴とす
   る請求項１記載のサーモエレメント。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３の何れか一つに記
   載のサーモエレメントＴＥのケース（１）の外周に弁体
   （９）を取付け、この弁体（９）の外周部（９ａ）をフ
   ランジ（１０）の内周部に形成した開口（１０ａ）を開
   閉し得るように前記フランジ（１０）を配設するととも
   に、前記フランジ（１０）から膨出した支持部（１１）
   を形成し、前記サーモエレメントＴＥの外部ピストン
   （６）の頂点（６ｂ）を前記支持部（１１）の頂点内面
   （１１ａ）に当接固定し、前記フランジ（１０）のサー
   モエレメントＴＥのピストンガイド（２）側に、ピスト
   ンガイド（２）が摺動自在な開口部（１３ａ）を有し、
   前記弁体（９）をフランジ（１０）側に付勢するスプリ
   ング（１２）を縮設するようにフレーム（１３）を取り
   付けて構成したことを特徴とするサーモスタット。