WO2010137395A1 - 感温アクチュエータ - Google Patents

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WO2010137395A1
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temperature
ptc heater
sensitive actuator
sensitive
contact member
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PCT/JP2010/054967
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一嘉 飯塚
秀敏 佐々木
真也 豊永
麻那美 古川
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日本サーモスタット株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/025—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic actuated by thermo-electric means

Definitions

  • the present invention relates to a temperature-sensitive actuator comprising a thermo-element that moves a piston back and forth in response to a temperature change and a PTC heater for selectively heating the temperature-sensing part.
  • This type of temperature-sensitive actuator controls the opening and closing of valves such as a choke valve and a throttle valve that open and close the intake passage of the carburetor in a driven member such as an electronic controller for a carburetor valve that is applied to a general-purpose engine. Used as a temperature-sensitive actuator.
  • thermo-element As this type of temperature-sensitive actuator, a thermo-element is provided with a thermo-wax sealed in a temperature-sensitive part, and a piston that is moved back and forth in the axial direction in accordance with expansion and contraction accompanying temperature change of the thermo-wax, A structure is provided in which a PTC heater is provided to heat the temperature sensing part by arbitrary energization (see, for example, Patent Document 1).
  • the PTC heater is configured so that the volume change accompanying the temperature change of the thermowax can be controlled, so that the piston can be operated by a required lift amount or energized as needed at an arbitrary timing.
  • an appropriate driven member is operated by operating it autonomously.
  • the contact between the temperature-sensitive portion (case) of the thermo element and the PTC heater may be point contact.
  • a point contact is, for example, inclined when assembled in the assembly process, or when the contact surface is not flat and has irregularities, and further, deformation (warping, etc.) of the PTC heater that occurs during molding, and waviness due to processing This occurs when the flatness increases due to the above.
  • thermo-sensitive part of the thermo element adjustment is made by denting and deforming the bottom part of the case of the thermo element in order to prevent individual differences between products caused by subtle differences such as assembly method and wax filling amount at the time of manufacture.
  • various adjustment marks are produced depending on the degree of adjustment.
  • the contact between the thermosensitive element of the thermo element and the PTC heater may be a point contact due to the deformation due to the adjustment marks, the flatness of processing, the swell, the shape, and the like.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, so that the temperature-sensitive portion of the thermo-element can be energized to the PTC heater and transferred from the PTC heater in an appropriate, inexpensive and reliable manner.
  • An object of the present invention is to obtain a temperature sensitive actuator configured as described above.
  • a temperature-sensitive actuator in which a thermal expansion member is sealed in a temperature-sensitive part and a PTC heater that selectively heats the temperature-sensitive part.
  • the contact member is provided so as to be interposed between the temperature sensing portion of the thermo element and the PTC heater.
  • the temperature-sensitive actuator according to the present invention is the temperature-sensitive actuator according to claim 1, wherein the contact member has a shape that does not have a contact portion on a part of the side that contacts the thermo element. It is formed by.
  • the temperature-sensitive actuator according to the present invention is the temperature-sensitive actuator according to claim 1 or 2, wherein at least the central axis of the temperature-sensitive actuator is sandwiched between the attached portions of the temperature-sensitive actuator.
  • a pair of energizing terminals formed in a shape that can be fixedly held from both directions is provided, and these temperature-sensing terminals are engaged and held at two locations in the axial direction of the temperature-sensitive actuator.
  • the actuator is configured to be held and fixed on the attached portion side.
  • thermo element is interposed between the thermo element and the PTC heater, a sufficient contact area is ensured, heat transfer in each product, Variation in heater output (energization amount) can be eliminated and stabilized.
  • the contact between the thermo element and the PTC heater is a point contact, and the energization is not performed sufficiently, and the energization amount is small, so the heat generation amount is small, and the PTC heater cannot exert the maximum heat generation capability.
  • the heat transfer of the PTC heater may not be performed smoothly and a stable output of the PTC heater may not be obtained.
  • the contact member is used for energization and heat transfer between the thermo element and the PTC heater. Ensure sufficient contact area. In addition, it also functions to retain and store the amount of heat generated between the thermo element and the PTC heater, so that heat can be efficiently transferred to the thermo element case.
  • the contact member according to the present invention receives the amount of heat generated by the PTC heater, the PTC heater continues to generate heat efficiently. Therefore, the time until the thermo element starts to operate is longer than when there is no contact member. However, once the temperature of the contact member rises and the contact member retains a certain amount of heat, the amount of heat received by the thermoelement also increases, so it lifts quickly and improves responsiveness, and the output of the PTC heater is stabilized, The thermo element can be operated in the required state.
  • the contact member is formed in a shape that does not have a contact portion (for example, a shape that exhibits a ring shape) on a part of the contact side with the thermo element, so that it contacts the bottom surface of the thermo element case
  • a contact portion for example, a shape that exhibits a ring shape
  • the contact area with the member and the contact area between the contact member and the PTC heater are made constant, and the amount of heat transmitted to the thermo element and the amount of heat generated by the PTC heater are adjusted to the size of the adjustment mark added to the temperature sensing part of the thermo element during manufacturing. Regardless, since it can be made constant, there is no variation in the lift amount for each product.
  • the hole of the ring-shaped contact member is larger than the adjustment mark at the bottom of the case of the thermosensitive part of the thermo element, and the gap that does not overlap the adjustment mark is provided.
  • the contact area between the bottom surface of the thermoelement case and the contact member and the contact area between the contact member and the PTC heater are kept constant, and the amount of heat transmitted to the thermoelement and the heat generation amount of the PTC heater are adjusted. Since it can be made constant regardless of the size of the trace, the amount of heat received by the thermo-element increases, so that it lifts quickly and improves responsiveness, and there is no variation in the lift amount for each product.
  • the contact area between the thermo element and the PTC heater varies due to the difference in the size of the adjustment mark. It also affects the amount of heat and the amount of lift also varies, but if you try to manufacture a ring-shaped PTC heater, it is expensive because it is difficult to process, but by providing a contact member such as a ring It can be manufactured at low cost.
  • the shape of the contact member may be equal to or larger than the adjustment mark, and a hollow wall that does not overlap the adjustment mark may be provided, and various shapes such as a round shape and a square shape can be selected.
  • the attachment portion for attaching and fixing the temperature sensitive actuator is provided with the energizing terminal having the function of engaging and holding the body portion of the temperature sensitive actuator and the terminal function. Fixing and assembling the temperature actuator to the attached part side is easy, and no assembly parts or screws are required, and work such as screwing is also unnecessary.
  • thermoelement and the PTC heater are assembled by placing the thermoelement and the PTC heater in the case of the actuator to hold the thermoelement and the PTC heater, and covering and screwing.
  • the layout is provided in such a way that the energizing terminal is provided in the fixing portion of the housing and the thermo element is attached. The degree of freedom is also improved.
  • the present invention at the time of assembling to a mounted portion side such as a casing of a device using a temperature-sensitive actuator as a driving source, sufficient fixing can be performed only by fitting into a current-carrying terminal serving as a fixture. Therefore, there is no need for conventional fixing means such as screws, screws, bolts and screwing parts, assembly work is facilitated, and there is no need to press-fit terminal fittings into the actuator body. Therefore, there is an advantage that the cost and the number of parts can be suppressed.
  • FIG. 1 is an overall schematic sectional view showing an embodiment of a temperature-sensitive actuator according to the present invention. It is a schematic perspective view which shows the external appearance of the temperature-sensitive actuator which concerns on this invention. It is a graph for demonstrating the operating characteristic in the case of the presence or absence of a contact member which characterizes this invention in a temperature sensitive actuator.
  • (A), (b) is a principal part expanded sectional view which shows the modification of the contact member characterizing this invention.
  • FIG. 6 is a schematic exploded perspective view for illustrating another embodiment of the temperature-sensitive actuator according to the present invention and for explaining the state of attachment of the temperature-sensitive actuator to the attached portion.
  • a temperature-sensitive actuator generally indicated by reference numeral 10 includes a temperature-sensitive part 13 configured by enclosing a thermal expansion body such as wax 12 in a case 11 having a substantially cylindrical shape, and the temperature-sensitive part.
  • a drive unit 16 comprising a piston 14 that moves forward and backward in the axial direction as the wax 12 expands and contracts at 13 and a guide cylinder 15 that is fixed to the tip of the case 11 so as to hold it slidably.
  • the thermo element is comprised by this.
  • reference numeral 18 in the figure is a diaphragm provided between the wax 12 and the piston 14 in the temperature sensing unit 13, and this diaphragm 18 is moved by the expansion and contraction of the wax 12, and the movement is performed via the encapsulating medium and the auxiliary piston.
  • the piston 14 is transmitted, and the piston 14 moves back and forth in the axial direction.
  • the piston 14 is configured so that the movement of the piston 14 at the time of contraction of the wax 12 is obtained by a cap-shaped cylinder 35 via a spring 36 having an elastic holding function of the temperature-sensitive actuator 10. .
  • a PTC heater 20 is installed at the lower end of the case 11 on the bottom side of the case 11 (here, the lower side of the partition wall 17 formed in the case 11) that becomes the temperature sensing part 13 of the thermo element. Thereby, the heater holding
  • 22 is a terminal base fitted into the lower end of the case 11, 23 is a terminal held therein, and 24 is a lead interposed between the inner end of the terminal 23 and the PTC heater 20. Is a conductive spring.
  • the conductive spring 24 urges the PTC heater 20 and absorbs vibration, it has a function of preventing the PTC heater 20 from being destroyed by the vibration. Further, since the PTC heater 20 is urged by the conductive spring 24, for example, the PTC heater 20 or the like is inclined and assembled in the assembly process, or the contact surface of the PTC heater 20 or the like is not flat and uneven. Even if the flatness increases due to deformation (warping or the like) of the PTC heater 20 caused by molding, deformation of the partition wall 17 of the case 11 due to adjustment marks, waviness due to processing, etc. A good contact area of the PTC heater 20 with respect to the partition wall 17 side that partitions the temperature sensing portion 13 of the element can be obtained.
  • a pair of electrode terminal fittings 31 and 32 are fitted in advance on the outside of the case 11 and further on the lower end of the terminal 23, and lead wires 33 and 34 drawn out from the fittings 31 and 32 are not shown in the drawing.
  • the PTC heater 20 is selectively energized and the piston 14 as the temperature-sensitive actuator 10 can be moved back and forth.
  • reference numeral 35 denotes a cap-shaped cylinder that covers the guide cylinder 15 of the temperature-sensitive actuator 10.
  • Reference numeral 36 denotes a spring. As described above, the spring 36 has a function of elastically holding the temperature-sensitive actuator 10 at the attachment portion on the main device side and a function of pushing back the lifted piston 14 when the wax 12 contracts. Is.
  • the case 11 and the like are formed of a metal material having good thermal conductivity
  • the thermal expansion body 12 such as wax is formed of a material that changes in volume with a temperature change, and other parts are Since it has a conventionally well-known structure, the details are omitted here.
  • the temperature-sensitive actuator 10 having the above-described configuration is characterized in that the contact member 40 is provided so as to be interposed between the temperature-sensitive portion 13 of the thermoelement and the PTC heater 20.
  • the contact member 40 a copper-based material having excellent thermal conductivity may be used. Needless to say, the contact member 40 may be of any appropriate shape and material having an appropriate volume. The contact member 40 also serves to connect the PTC heater 20 to the terminal fitting 31 and the lead 33 via the case 11.
  • thermo-sensitive part 13 of the thermo element can be heated and controlled to a required state.
  • thermo element temperature sensing unit 13 has the function of heat-retaining and accumulating the heat generated between the thermo element temperature sensing unit 13 and the PTC heater 20, and thereby the case of the thermo element temperature sensing unit 13 efficiently. Heat transfer to 11 can be performed.
  • the PTC heater 20 can continue to generate heat efficiently as much as the PTC heater 20 receives heat, so that the output of the PTC heater can be stabilized. It is something that can be done.
  • the heat from the PTC heater 20 is transmitted to the contact member 40 and is transferred to the thermo-element temperature sensing unit 13 via the contact member 40.
  • the PTC heater 20 does not transfer heat to the surrounding members, for example, the element case 11, etc.
  • the PTC heater itself heats up, the temperature rises, the internal resistance increases, and the heat generation capacity decreases.
  • the contact member 40 that receives heat from the PTC heater 20 as needed is present between the thermoelement temperature sensing unit 13, the PTC heater 20 can continue to generate heat efficiently. Is. Therefore, the PTC heater 20 can continue to output stably.
  • the contact member 40 is interposed between the thermo-element temperature-sensing unit 13 and the PTC heater 20, so that a sufficient contact area is ensured and each product is Variation in heat transfer and heater output (heat generation amount) can be eliminated and stabilized.
  • the contact between the thermo element (temperature sensing portion 13) and the PTC heater 20 is a point contact, and the energization is not performed sufficiently, and the PTC heater cannot exhibit the maximum heat generation capability
  • the contact member 40 is used for energization and heat transfer between the thermo-element temperature sensing unit 13 and the PTC heater 20 in some cases. For this reason, a sufficient contact area is ensured, and the heat quantity generated between the thermoelement temperature sensing unit 13 and the PTC heater 20 is retained and stored, so that heat can be efficiently transferred to the thermoelement case 11.
  • the contact member 40 described above receives the amount of heat generated by the PTC heater 20, the PTC heater 20 continues to generate heat efficiently. Therefore, the thermo element operating time is longer in the initial energization period than when there is no contact member. However, it is possible to transfer heat to the temperature sensing unit 13 for a certain period of time even after the energization is stopped, so that the energization amount can be suppressed and energy saving can be achieved. Further, once the temperature of the contact member 40 rises and the contact member maintains a certain amount of heat, the output of the PTC heater 10 becomes stable, and the thermo element can be continuously operated in a required state.
  • FIG. 3 A graph of the operating characteristics of the temperature-sensitive actuator 10 according to the present invention described above is shown in FIG. That is, in the case of the present invention (with the contact member 40) indicated by the solid line in FIG. 3, the rise characteristic during operation is superior to the case of the conventional example (without the contact member) indicated by the broken line in FIG. .
  • the time to rise until the lift amount reaches 4.5 mm after the start of energization is 1 ⁇ 2.
  • the lift amount is also increased by 10%.
  • the performance as the temperature-sensitive actuator 10 can be improved. Moreover, such performance improvement is obtained by the heat retention effect and heat storage effect by the contact member 40, and its practical effect is clear. In other words, this effect is due to the fact that heat can be smoothly transferred by the contact member 40 and the PTC heater 20 can stably maintain a high output.
  • the contact member 40 has a shape that does not have a contact portion, for example, a space (or a depression) in a part on the side that contacts the thermo element, in particular, the central portion on the side that contacts the thermo element. This is a case where it is formed to have a ring shape.
  • the temperature-sensitive portion 13 of the thermo-element is manufactured at a temperature-sensitive thermo-element lift amount due to subtle differences in the assembly method and the amount of wax 12 enclosed during manufacture. It is well known that individual differences (variations) occur every time. For this reason, conventionally, in order to suppress this type of variation, as an indispensable step in the manufacturing process, the bottom surface portion of the case 11 of the thermoelement is recessed after assembly, and the enclosing chamber for the wax 12 in the thermoelement case 11 is forced. In general, the protrusion length of the piston 14 is forcibly adjusted by pushing it in, so that the lift amount by the thermo element is generally adjusted to a reference value.
  • an adjustment mark 43 due to adjustment is formed on the bottom surface (partition wall 17) of the thermo element case 11, and various adjustment marks 43 of various sizes are generated depending on the degree of adjustment.
  • the contact member is formed to have a ring shape, so that the bottom surface (partition wall 17) of the thermoelement case 11 and the contact member regardless of the presence or absence of the adjustment marks 43 described above.
  • the contact area with the contact member 40 and the contact area between the contact member 40 and the PTC heater 20 are made constant so that the amount of heat transmitted to the thermo element and the energization amount of the PTC heater 20 can be made constant regardless of the size of the adjustment mark. ing.
  • the said lift amount for every product does not vary.
  • the hole of the ring-shaped contact member 40 is larger than the adjustment mark 43 on the case bottom (partition wall) of the thermosensitive part 13 of the thermoelement and does not overlap the adjustment mark 43, Regardless of the size of the adjustment mark 43 at the bottom of the case 11 of the thermoelement, the contact area between the bottom surface of the case 11 of the thermoelement and the contact member 43 and the contact area between the contact member and the PTC heater 20 are made constant and transmitted to the thermoelement. Since the amount of heat and the energization amount of the PTC heater 20 can be made constant regardless of the size of the adjustment mark 43, the lift amount for each product can be eliminated.
  • FIG. 5 shows yet another embodiment of the present invention. That is, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 2 or the like, the temperature-sensitive actuator 10 is provided by fitting electrode terminal fittings 31 and 32 with leads 33 and 34 on the outside of the case 11. Although it is configured so as to be assembled and fixed at a predetermined position of the attached portion of the main device or the like, instead of this, as shown in FIG.
  • the power supply terminals 51 and 52 provided on the side are used to be engaged and held so that they can be assembled and fixed.
  • the body portion (such as shown in FIG. 5) of the temperature-sensitive actuator 10 is engaged and held with the attached portion 50 for mounting and fixing the temperature-sensitive actuator 10. Since the energization terminals 51 and 52 having the electrode terminal function are provided, the temperature-sensitive actuator 10 can be easily fixed and assembled to the attached portion 50 side, and the degree of freedom in layout is improved.
  • the energization terminal 51 is composed of a pair of spring holding pieces capable of fixing and holding the temperature-sensitive actuator 10 by energizing the temperature-sensitive actuator 10 from both directions with the central axis of the temperature-sensitive actuator 10 interposed therebetween, for example.
  • the terminal 52 is a spring locking piece that elastically contacts the terminal 23 exposed at the end of the temperature-sensitive actuator 10 on the heater holding portion 21 side. 10 is fitted and held.
  • the pair of spring holding pieces constituting the energization terminal 51 are fixedly held by sandwiching the medium diameter part (the part indicated by symbol A in FIG. 5) from both sides. It is configured.
  • the middle diameter portion A is fixedly held by the energization terminal 51 in this way, the temperature-sensitive actuator 10 has the energization terminal 51 locked to the large diameter portion (the portion indicated by symbol B in FIG. 5).
  • the terminal 52 is engaged and held, and the movement in the axial direction (advancing and retreating direction of the piston 14) is restricted and fixed and held.
  • the present invention is not limited to this, and the large-diameter portion B and the small-diameter portion of the temperature-sensitive actuator 10 (the portion of the guide tube 15 indicated by symbol C in FIG. 5) are formed by the spring engagement pieces constituting the energizing terminal 51. You may comprise so that it may be fixedly held on either side.
  • a cap-like shape that is a return spring mechanism that is fitted and arranged outside the guide tube 15 that becomes the small-diameter portion C.
  • the length of the cylindrical body 35 and the spring 36 in the axial direction may be shortened to secure a sandwiched portion by the energizing terminal 51.
  • thermoelement and the PTC heater 20 are placed in the actuator case 11 to hold the thermosensitive portion 13 of the thermoelement and the PTC heater 20, the lid is covered, and the thermostat is joined by screwing.
  • an assembly of the element and the PTC heater 20 is formed and the assembly is separately fixed by screwing and joining, such a problem can be eliminated.
  • the above-described temperature-sensitive actuator 10 is used in a driven member such as a carburetor valve electronic control device mainly applied to a general-purpose engine.
  • the effect can be exerted by using instead of an electric motor as an electric actuator for controlling opening and closing of a valve such as a choke valve or a throttle valve for opening and closing a path.
  • thermo element instead of an electric motor or the like as a drive source in various electric devices or the like as described above, it is possible to reduce the size and size of the battery and to save energy such as a battery. There is an advantage that it can be exhibited.
  • the electric actuator 10 that outputs a required lift amount by energization is not limited to the above-described applied devices, and can be effective when applied in various fields.
  • Temperature-sensitive actuator 11 Case 12 Wax (thermal expansion body) 13 Temperature Sensing Unit 14 Piston 15 Guide Tube 16 Drive Unit 17 Partition Wall (Case Bottom) 20 PTC heater 21 Heater holding portion 23 Terminal 24 Conductive springs 31, 32 Terminal fittings 33, 34 Lead wire 40 Contact member 50 Attached portion 51, 52 Current-carrying terminal

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Abstract

【課題】　サーモエレメントの感温部に対するＰＴＣヒータからの受熱を所要の状態で適切かつ確実に行えるように構成する。 【解決手段】　ＰＴＣヒータ２０を発熱させ、ワックス式サーモエレメントの感温部１３を温めてピストン１４を強制的に作動させるが感知する感温アクチュエータ１０において、サーモエレメントの感温部とＰＴＣヒータとの間に、接触部材４０を介在させて設ける。これにより、サーモエレメントの感温部へのＰＴＣヒータからの受熱量のばらつきを抑え、サーモエレメントの安定した出力（リフト量）を得ることができるようにする。

Description

感温アクチュエータ
　本発明は、温度変化に応じてピストンを進退動作させるサーモエレメントとその感温部を選択的に加熱するためのＰＴＣヒータとを備えてなる感温アクチュエータに関する。
　この種の感温アクチュエータは、たとえば汎用エンジンに適用される気化器の弁用電子制御装置等の被駆動部材において、気化器の吸気路を開閉するチョーク弁やスロットル弁等の弁を開閉制御するための感温アクチュエータとして用いられる。
　従来この種の感温アクチュエータとしては、感温部にサーモワックスを封入してなるサーモエレメントを備え、該サーモワックスの温度変化に伴う膨張、収縮に応じて軸線方向に進退動作されるピストンと、前記感温部を任意の通電により加熱するＰＴＣヒータを設けてなる構造とされている（例えば、特許文献１参照）。
　そして、この種の感温アクチュエータにおいて、ＰＴＣヒータによりサーモワックスの温度変化に伴う体積変化を制御可能に構成し、これによりピストンを所要のリフト量だけ動作させたり、任意のタイミングで必要なだけ通電して動作させたり、電力供給を止めた場合でも、自律して作動させたりすることにより、適宜の被駆動部材を動作させるようになっている。
実開平５－８１５８号公報
　しかしながら、上述した構成による感温アクチュエータでは、サーモエレメントの感温部（ケース）とＰＴＣヒータとの接触が点接触になる虞れがあった。このような点接触は、たとえば組立ての工程で傾いて組み立てられてしまう場合や、接触面が平らでなく、凹凸がある場合、さらには成形上生じるＰＴＣヒータの変形（ソリ等）、加工によるうねり等により平坦度が大きくなる場合に生じるものであった。
　さらに、上述したサーモエレメントの感温部においては、製造時に組み付け方やワックス封入量などの微妙な差で生じる製品毎の個体差を防ぐために、サーモエレメントのケース底面部分をへこませ変形させる調整という工程が一般に行われているが、これによる調整痕には調整度合いによってさまざまなものが生じるものであった。そして、このような調整痕による変形、加工の平面度、うねり、形状などによっても、上述したサーモエレメントの感温部とＰＴＣヒータとの接触が点接触になる虞れがあるものであった。
　上述したような点接触状態が生じると、通電が充分に行われず、ＰＴＣヒータが発熱能力を最大限に発揮できない場合や、ＰＴＣヒータからの熱伝達がスムーズに行われず、安定したＰＴＣヒータの出力が得られない場合、また個々の個体にばらつきが発生する等の不具合があり、このような問題を解決し得る何らかの対策を講じることが求められている。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、サーモエレメントの感温部に対してＰＴＣヒータへの通電やＰＴＣヒータからの熱伝達を所要の状態で適切かつ安価で確実に行えるように構成した感温アクチュエータ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）に係る感温アクチュエータは、感温部に熱膨張体を封入したサーモエレメントとその感温部を選択的に加熱するＰＴＣヒータとを備えてなる感温アクチュエータにおいて、前記サーモエレメントの感温部とＰＴＣヒータとの間に介在するように接触部材を設けたことを特徴とする。
　本発明（請求項２記載の発明）に係る感温アクチュエータは、請求項１記載の感温アクチュエータにおいて、前記接触部材を、前記サーモエレメントに当接する側の一部に当接部を持たない形状で形成したことを特徴とする。
　本発明（請求項３記載の発明）に係る感温アクチュエータは、請求項１または請求項２記載の感温アクチュエータにおいて、感温アクチュエータの被取り付け部に、該感温アクチュエータの少なくとも中心軸を挟んで両方向から固定保持し得る形状で形成された一対をなす通電用端子を設け、これらの通電用端子により、該感温アクチュエータの軸線方向の二箇所が係合保持されることにより、該感温アクチュエータを被取り付け部側に保持固定するように構成され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感温アクチュエータによれば、サーモエレメントとＰＴＣヒータとの間に接触部材を介在させるように構成したので、充分な接触面積を確保し、製品毎における熱伝達、ヒータ出力（通電量）のバラツキをなくし、安定させることができる。
　すなわち、従来構造では、サーモエレメントとＰＴＣヒータの接触が点接触で、通電が充分に行われず、通電量が小さいために、発熱量も小さくなり、ＰＴＣヒータが発熱能力を最大限に発揮できない場合や、ＰＴＣヒータの熱伝達がスムーズに
行われず、安定したＰＴＣヒータの出力が得られない場合があったが、本発明において、接触部材はサーモエレメントとＰＴＣヒータとの通電、熱伝達のための接触面積を充分に確保する。かつサーモエレメントとＰＴＣヒータ間で発生した熱量を保温、蓄熱する機能も果たすため、効率よくサーモエレメントケースへの熱伝達が行える。
　また、本発明による接触部材は、ＰＴＣヒータが発した熱量を受熱することから、効率よくＰＴＣヒータが発熱し続けられるため、サーモエレメントが作動し始めるまでの時間は接触部材がない場合に比べ長くなるが、一度接触部材の温度が上昇し接触部材が一定の熱量を保持すると、サーモエレメントが受熱する熱量も大きくなるため、早くリフトし応答性が良くなり、さらにＰＴＣヒータの出力が安定し、所要の状態でサーモエレメントを作動させることができる。
　また、本発明によれば、接触部材を、前記サーモエレメントに当接する側の一部に当接部を持たない形状（たとえばリング状を呈する形状）に形成したので、サーモエレメントケースの底面と接触部材との接触面積及び接触部材とＰＴＣヒータとの接触面積を一定にし、サーモエレメントに伝わる熱量及びＰＴＣヒータの発熱量を、サーモエレメントの感温部に製造時に付加される調整痕の大きさに関係なく、一定とすることができるため、製品毎の前記リフト量にバラツキがなくなる。
　特に、本発明によれば、リング状接触部材の穴を、サーモエレメントの感温部のケース底部の調整痕よりも大きく、かつ該調整痕に重ならない空隙を設けているから、サーモエレメントのケース底部の調整痕の大きさにかかわらず、サーモエレメントのケース底面と接触部材との接触面積および接触部材とＰＴＣヒータとの接触面積を一定にし、サーモエレメントに伝わる熱量およびＰＴＣヒータの発熱量を調整痕の大きさに関係なく一定とすることができるため、サーモエレメントが受熱する熱量も大きくなるため、早くリフトし、応答性が良くなり、また製品毎の前記リフト量にバラツキがなくなる。
　さらに、本発明によれば、製造工程においても、前記リフト量のバラツキを抑えるために、ＰＴＣヒータ出力の調整等を行う必要がなくなる等といった効果もある。
　すなわち、従来構造のように、サーモエレメントとＰＴＣヒータを直に当接させる方法では、前記調整痕の大きさの違いにより、サーモエレメントとＰＴＣヒータの接触面積にバラツキが出るため、発熱量または伝熱量にも影響し、リフト量にもバラツキが生じていたが、仮にリング状のＰＴＣヒータを製造しようとした場合、その加工が難しいため高価となるが、リング状等の接触部材を設けることで安価に製造することが可能となる。なお、接触部材の形状は、前記調整痕と同等か、あるいはそれよりも大きく、かつ調整痕に重ならない空壁を設ければよく、丸型、角型など、種々選択することができる。
　また、本発明によれば、感温アクチュエータを取り付け固定するための被取り付け部に、感温アクチュエータの本体部分を係合保持させる機能と端子機能とを有する通電用端子を設けているから、感温アクチュエータの被取り付け部側への固定、組み付けが容易で、また組み付け部品やねじが不要で、ねじ止め等の作業も不要となる。
　特に、従来構造によれば、サーモエレメントとＰＴＣヒータを保持するためにアクチュエータのケースにサーモエレメントとＰＴＣヒータを入れ、蓋をし、ねじ止め接合することで、サーモエレメントとＰＴＣヒータとの組立体を形成し、その組立体を別途ねじ止め接合により固定し、配置していたが、本発明によれば、筐体の固定部に通電用端子を設け、サーモエレメントを取り付ける構造をとるため、レイアウトの自由度も向上する。
　さらに、本発明によれば、感温アクチュエータを駆動源とする機器の筐体等といった被取り付け部側への組付け時において、固定具となる通電用端子へのはめ込みのみで充分な固定ができるため、従来のようなビス、ねじ、ボルトやねじ止め部などの固定手段の必要もなく、組付けの作業が容易になり、またアクチュエータの本体部分に端子金具を圧入して固定する必要も無いため、コストや部品点数も抑えられるという利点もある。
本発明に係る感温アクチュエータの一実施形態を示す全体の概略断面図である。 本発明に係る感温アクチュエータの外観を示す概略斜視図である。 感温アクチュエータにおいて本発明を特徴づける接触部材有りと無しとの場合の作動特性を説明するためのグラフである。 （ａ），（ｂ）は本発明を特徴づける接触部材の変形例を示す要部拡大断面図である。 本発明に係る感温アクチュエータの別の実施形態を示し、感温アクチュエータの被取り付け部への取り付け状態を説明するための概略分解斜視図である。
　図１および図２は本発明に係る感温アクチュエータの一実施形態を示すものである。
　これらの図において、全体を符号１０で示す感温アクチュエータは、ほぼ円筒状を呈するケース１１内にワックス１２等の熱膨張体を封入することにより構成される感温部１３と、この感温部１３でのワックス１２の膨張、収縮に伴って軸線方向に進退自在に動作するピストン１４とこれを摺動自在に保持するようにケース１１の先端に固定されたガイド筒１５からなる駆動部１６とを備え、これによりサーモエレメントが構成されている。
　ここで、図中１８は感温部１３におけるワックス１２とピストン１４との間に設けたダイヤフラムで、このダイヤフラム１８がワックス１２の膨張、収縮により可動し、その動きが封入媒体や補助ピストンを介してピストン１４の伝達され、該ピストン１４が軸線方向に進退動作するようになっている。なお、該ピストン１４には、感温アクチュエータ１０の弾性保持機能をもつばね３６を介して、キャップ状筒体３５により、ピストン１４のワックス１２の収縮時の動きが得られるように構成されている。
　さらに、前記ケース１１の下端部には、前記サーモエレメントの感温部１３となるケース１１の底部側（ここでは、ケース１１内に形成した仕切り壁１７の下側）にＰＴＣヒータ２０を設置することにより、ヒータ保持部２１が形成されている。
　ここで、図中２２はケース１１の下端部にはめ込み配置されたターミナルベース、２３はその内部に保持されたターミナル、２４はターミナル２３の内方端とＰＴＣヒータ２０との間に介在させたリードを兼ねる導電ばねである。
　この導電ばね２４は、ＰＴＣヒータ２０を付勢するとともに、振動を吸収してくれるため、この振動によりＰＴＣヒータ２０が破壊されるのを防ぐという機能をも備えている。さらに、この導電ばね２４でＰＴＣヒータ２０を付勢しているため、たとえばＰＴＣヒータ２０等が組立ての工程で傾いて組み立てられてしまう場合や、ＰＴＣヒータ２０等の接触面が平らでなく、凹凸がある場合、さらには成形上生じるＰＴＣヒータ２０の変形（ソリ等）、調整痕によるケース１１の仕切り壁１７等の変形、加工によるうねり等により平坦度が大きくなる場合などであっても、サーモエレメントの感温部１３を仕切る仕切り壁１７側に対してのＰＴＣヒータ２０の良好な接触面積を得ることができるようになっている。
　また、前記ケース１１の外側、さらにターミナル２３の下端には、対をなす電極端子金具３１，３２が予め嵌装され、該金具３１，３２から引き出されたリード線３３，３４が、図示しない制御用コントローラなどに接続されることにより、前記ＰＴＣヒータ２０への選択的な通電が行われ、感温アクチュエータ１０としてのピストン１４の進退動作を得られるように構成されている。
　なお、図１中、符号３５は感温アクチュエータ１０のガイド筒１５に被せられたキャップ状筒体である。３６はばねで、このばね３６は、上述した通り、感温アクチュエータ１０を主機器側の取り付け部に弾性保持する機能と、ワックス１２の収縮時に、リフトしたピストン１４を押し戻す機能とを備えているものである。
　また、上述した感温アクチュエータ１０では、ケース１１等は熱伝導性のよい金属材で形成され、ワックス等の熱膨張体１２は、温度変化で体積変化する材料で形成され、その他の各部も、従来から周知の構造を有しているものであり、その詳細はここでは省略する。
　本発明によれば、上述した構成による感温アクチュエータ１０において、サーモエレメントの感温部１３とＰＴＣヒータ２０との間に介在するように接触部材４０を設けたところに特徴を有している。
　ここで、接触部材４０としては、熱伝導性に優れた銅系材料等を用いるとよい。尤も、これに限定されないことは勿論であり、要は、接触部材４０としては、適正な体積をもった適宜の形状、材質のものでもよい。
　また、この接触部材４０は、ＰＴＣヒータ２０をケース１１を介して端子金具３１、リード３３に接続する役割も果たしている。
　このような構成による接触部材４０によれば、サーモエレメント感温部１３とＰＴＣヒータ２０との通電、熱伝達のために接触面積を充分に確保し、熱伝達性能を所要の状態にし、これによりサーモエレメントの感温部１３を所要の状態に加熱制御することができるものである。
　また、このような接触部材４０によれば、サーモエレメント感温部１３とＰＴＣヒータ２０との間で発生した熱量を保温、蓄熱する機能を備え、これにより効率よくサーモエレメント感温部１３のケース１１への熱伝達を行うことができるものである。
　さらに、このような接触部材４０によれば、ＰＴＣヒータ２０が発した熱量を受熱することから、ＰＴＣヒータ２０が受熱された分、効率よく発熱し続けられるため、ＰＴＣヒータの出力を安定させることができるものである。
　そして、上述した接触部材４０を用いると、ＰＴＣヒータ２０からの熱は、接触部材４０に伝わり、この接触部材４０を介してサーモエレメント感温部１３に熱伝達されることになる。
　ここで、ＰＣＴヒータ２０はその周りの部材、例えばエレメントケース１１などに熱伝達しないと、ＰＴＣヒータ自体に熱がこもり、温度が上昇し内部抵抗が増し、発熱能力が低下するため、効率よく発熱しつづけることができないが、ＰＴＣヒータ２０の発熱を随時受熱する接触部材４０が、サーモエレメント感温部１３との間に存在していることにより、効率よくＰＴＣヒータ２０を発熱し続けることができるものである。したがって、ＰＴＣヒータ２０は、安定して出力し続けられることになる。
　以上の構成による感温アクチュエータ１０によれば、サーモエレメント感温部１３とＰＴＣヒータ２０との間に接触部材４０を介在させるように構成しているから、充分な接触面積を確保し、製品毎における熱伝達、ヒータ出力（発熱量）のバラツキをなくし、安定させることができる。
　換言すれば、従来構造では、サーモエレメント（感温部１３）とＰＴＣヒータ２０の接触が点接触で、通電が充分に行われず、ＰＴＣヒータが発熱能力を最大限に発揮できない場合や、ＰＴＣヒータの熱伝達がスムーズに行われず、安定したＰＴＣヒータの出力が得られない場合があったが、本発明において、接触部材４０はサーモエレメント感温部１３とＰＴＣヒータ２０との通電、熱伝達のための接触面積を充分に確保し、かつサーモエレメント感温部１３とＰＴＣヒータ２０間で発生した熱量を保温、蓄熱する機能も果たすため、効率よくサーモエレメントケース１１への熱伝達が行える。
　また、上述した接触部材４０は、ＰＴＣヒータ２０が発した熱量を受熱することから、効率よくＰＴＣヒータ２０が発熱し続けられるため、通電初期においてサーモエレメント作動時間は接触部材がない場合に比べ長くなるが、通電を停止した後でも一定時間、感温部１３へ熱伝達することが可能となり、その分、通電量を抑えることができ、省エネルギー化も達成できる。また、一度接触部材４０の温度が上昇し接触部材が一定の熱量を保持するとＰＴＣヒータ１０の出力が安定し、所要の状態で継続的にサーモエレメントを作動させることができる。
　上述した本発明に係る感温アクチュエータ１０の作動特性のグラフを図３に示している。
　すなわち、この図３中、実線で示す本発明（接触部材４０有り）の場合は、同図中破線で示す従来例（接触部材無し）の場合に比べて、作動時の立ち上がり特性が優れている。たとえば、リフト量が通電開始後の４．５ｍｍに達するまでの立ち上がりまでの時間は、１／２になる。また、本発明の場合には、リフト量も１０％アップすることも確認されている。
　そして、このような図３のグラフから明らかな通り、接触部材４０を用いると、感温アクチュエータ１０としての性能向上を図ることができる。また、このような性能向上は、接触部材４０による保温効果、並びに蓄熱効果によって得られるものであり、その実用上での効果は明らかである。換言すれば、この効果は、接触部材４０により、熱の移動がスムーズに行われ、ＰＴＣヒータ２０が安定して高出力を維持できたことによる。
　図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る感温アクチュエータ１０の別の実施形態を示す。
　すなわち、これらの図においては、接触部材４０として、サーモエレメントに当接する側の一部、特にサーモエレメントに当接する側の中央部に当接部を持たない形状、たとえば空間（またはくぼみ）を有するリング状を呈するように形成した場合である。
　これを詳述すると、感温アクチュエータ１０において、サーモエレメントの感温部１３には、製造時に、組み付け方やワックス１２の封入量などの微妙な差で感温時のサーモエレメントのリフト量に製品毎に個体差（バラツキ）が生じることはよく知られているところである。このため、従来から、この種のバラツキを抑えるために製造工程では必須の工程として、組立後にサーモエレメントのケース１１の底面部分をへこまし、サーモエレメントケース１１内のワックス１２の封入室を強制的に押し込むことにより、強制的にピストン１４の突出長さ寸法を調整し、これによりサーモエレメントによるリフト量を基準値に調整することが一般に行われている。
　そのため、サーモエレメントケース１１の底面（仕切り壁１７）には、調整による調整痕４３ができ、調整の度合いによって大小さまざまな調整痕４３が生じることとなる。
　そして、本発明によれば、接触部材を、リング状を呈するように形成することで、上述した調整痕４３の存在の有無にかかわず、サーモエレメントケース１１の底面（仕切り壁１７）と接触部材４０との接触面積および接触部材４０とＰＴＣヒータ２０との接触面積を一定にし、サーモエレメントに伝わる熱量及びＰＴＣヒータ２０の通電量を調整痕の大きさに関係なく一定とすることができるようにしている。これにより、この感温アクチュエータ１０では、製品毎の前記リフト量にバラツキがなくなる。
　特に、このようなリング状の接触部材４０の穴を、サーモエレメントの感温部１３のケース底部（仕切り壁）の調整痕４３よりも大きく、かつ該調整痕４３に重ならない空隙を設けると、サーモエレメントのケース１１底部の調整痕４３の大きさにかかわらず、サーモエレメントのケース１１底面と接触部材４３との接触面積および接触部材とＰＴＣヒータ２０との接触面積を一定にし、サーモエレメントに伝わる熱量およびＰＴＣヒータ２０の通電量を調整痕４３の大きさに関係なく一定とすることができるため、製品毎の前記リフト量にバラツキをなくせる。
　図５は本発明のさらに別の実施形態を示す。
　すなわち、上述した実施形態では、感温アクチュエータ１０として、図２等に示されるように、そのケース１１の外側にリード３３，３４付きの電極端子金具３１，３２を嵌合させて設け、これを主機器等の被取り付け部の所定箇所に組み付け固定するように構成しているが、これに代えて、図４に示すように、上記電極端子金具３１，３２を省略したものを被取り付け部５０側に設けた通電用端子５１，５２を利用して係合保持させて組み付け固定できるように構成している。
　これを詳述すると、この実施形態では、感温アクチュエータ１０を取り付け固定するための被取り付け部５０に、感温アクチュエータ１０の本体部分（図５に示すようなもの）を係合保持させる機能と電極端子機能とを有する通電用端子５１，５２を設けているから、感温アクチュエータ１０の被取り付け部５０側への固定、組み付けが容易で、またレイアウトの自由度も向上する。
　ここで、通電用端子５１は、たとえば感温アクチュエータ１０の中心軸を挟んで、両方向から付勢することにより、該感温アクチュエータ１０を固定保持し得る一対のばね製保持片からなり、また通電用端子５２は感温アクチュエータ１０のヒータ保持部２１側の端部に露呈するターミナル２３に弾性的に当接するばね製係止片であり、これらの通電用端子５１，５２により、該感温アクチュエータ１０が嵌合保持されるようになっている。
　なお、この図５では、通電用端子５１を構成する一対のばね製保持片で、感温アクチュエータ１０の中径部（図５中、符号Ａで示す部分）を両側から挟んで固定保持するように構成している。このように通電用端子５１で中径部Ａを固定保持すると、この感温アクチュエータ１０は、通電用端子５１が大径部（図５中、符号Ｂで示す部分）に係止され、通電用端子５２との間で係合保持され、軸線方向（ピストン１４の進退方向）への移動を規制されて固定保持されることになる。
　勿論、これに限定されず、通電用端子５１を構成するばね製係止片により、感温アクチュエータ１０の大径部Ｂ、小径部（図５中、符号Ｃで示すガイド筒１５の部分）のいずれを挟んで固定保持するように構成してもよい。たとえば通電用端子５１により感温アクチュエータ１０の小径部Ｃを挟んで固定保持する際には、この小径部Ｃとなるガイド筒１５の外側に嵌装して配置される戻しばね機構であるキャップ状筒体３５やばね３６の軸線方向の長さを短くし、通電用端子５１による挟み込み部を確保すればよい。
　そして、従来構造によれば、サーモエレメントの感温部１３とＰＴＣヒータ２０を保持するためにアクチュエータのケース１１にサーモエレメントとＰＴＣヒータ２０を入れ、蓋をし、ねじ止め接合することで、サーモエレメントとＰＴＣヒータ２０との組立体を形成し、その組立体を別途ねじ止め接合により固定し、配置していたが、このような問題点を一掃することができるものである。
　すなわち、上述した構成によれば、感温アクチュエータを駆動源とする機器の筐体等といった被取り付け部５０側への組付け時において、固定具となる通電用端子５１，５２へのはめ込みのみで充分な固定ができるため、従来のようなビス、ねじ、ボルトやねじ止め部などの固定手段の必要もなく、組付けの作業が容易になり、またアクチュエータの本体部分に端子金具を圧入して固定する必要も無いため、コストや部品点数を抑えることができる。
　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、感温アクチュエータ１０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、上述した感温アクチュエータ１０は、特開２００６－５７４９７号公報等に示されるように、主として汎用エンジンに適用される気化器の弁用電子制御装置等の被駆動部材において、気化器の吸気路を開閉するチョーク弁やスロットル弁等の弁を開閉制御するための電動アクチュエータとしての電動モータの代わりに用いることで、その効果を発揮し得るものである。
　特に、上述したように各種の電気機器等における駆動源として電動モータ等の代わりに、サーモエレメントを利用した感温アクチュエータ１０を用いると、小型かつコンパクト化を図れるとともに、バッテリ等の省エネルギ化を発揮させることができるという利点がある。
　勿論、本発明によれば、上述した適用機器に限らず、各種の分野において、通電により所要のリフト量を出力する電動アクチュエータ１０であれば適用して効果を発揮し得るものである。
１０　感温アクチュエータ
１１　ケース
１２　ワックス（熱膨張体）
１３　感温部
１４　ピストン
１５　ガイド筒
１６　駆動部
１７　仕切り壁（ケース底部）
２０　ＰＴＣヒータ
２１　ヒータ保持部
２３　ターミナル
２４　導電ばね
３１，３２　端子金具
３３，３４　リード線
４０　接触部材
５０　被取り付け部
５１，５２　通電用端子

Claims (3)

  1. 　感温部に熱膨張体を封入したサーモエレメントとその感温部を選択的に加熱するＰＴＣヒータを備えてなる感温アクチュエータにおいて、
    　前記サーモエレメントの感温部とＰＴＣヒータとの間に介在するように接触部材を設けたことを特徴とする感温アクチュエータ。
  2. 　請求項１記載の感温アクチュエータにおいて、
    　前記接触部材を、前記サーモエレメントに当接する側の一部に当接部を持たない形状で形成したことを特徴とする感温アクチュエータ。
  3. 　請求項１または請求項２記載の感温アクチュエータにおいて、
    　感温アクチュエータの被取り付け部に、該感温アクチュエータの少なくとも中心軸を挟んで両方向から固定保持し得る形状で形成された一対をなす通電用端子を設け、
    　これらの通電用端子により、該感温アクチュエータの軸線方向の二箇所が係合保持されることにより、該感温アクチュエータを被取り付け部側に保持固定するように構成されていることを特徴とする感温アクチュエータ。
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