(57)【要約】【課題】サーモエレメント２０を備えた温度感応型制御弁において、ダイヤフラム４３が固定状態のとき、サーモエレメント２０の熱膨張体に更なる膨張が生じても、サーモエレメント２０の破損等を防止する。【解決手段】サーモエレメント２０のピストン２３の軸線Ｌ方向の移動による機械的な押圧力をダイヤフラム４３に作用させ、弁体３で弁ポート１３を開状態とする。開状態でダイヤフラム４３の変位を下当金４４とガイド部１４の端部１４１とのストッパ手段で規制する。軸線Ｌ方向の圧縮力に対して反発力を発生するよう初期荷重が付加された皿バネ５２を有する緩衝機構５を設ける。ダイヤフラム４３が固定状態のとき、サーモエレメント２０のピストン２３の伸張力を緩衝機構５で吸収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度変化に応じて膨張収縮する熱膨張体の体積変化を伝達されるピストンと、前記ピストンを軸線方向に移動自在に保持する本体ケースとを有するサーモエレメントと、
冷媒を流す弁ポートを弁体で開閉する弁装置本体であって、前記弁体を含む構造部が密封部材にて密閉封止されるとともに、前記軸線方向の機械的な押圧力を、前記密封部材にて前記弁体に軸線方向に伝達する操作部を有する弁装置本体と、
を備え、
前記サーモエレメントの前記ピストンの前記軸線方向の移動による機械的な押圧力を前記密封部材に作用させることで、前記弁体で前記弁ポートを開状態とするように構成されるとともに、前記開状態で前記密封部材の変位を規制するストッパ手段を備えた温度感応型制御弁であって、
所定の初期状態で前記軸線方向に変形させた状態で保持し反発力を発生するよう初期荷重が付加された弾性部材を有する緩衝機構を備え、
前記弁ポートが開状態となって前記密封部材が前記ストッパ手段により固定状態のとき、前記サーモエレメントの前記ピストンの軸線方向への伸張力を前記緩衝機構にて吸収するよう構成されていることを特徴とする温度感応型制御弁。
【請求項２】
前記緩衝機構における前記弾性部材の前記初期荷重が、前記密封部材が前記ストッパ手段により固定状態となるのに最低限必要となる押圧力以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の温度感応型制御弁。
【請求項３】
前記ピストンの前記密封部材側の端部にピストン側当金が設けられ、前記緩衝機構が前記ピストン側当金の内部に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の温度感応型制御弁。
【請求項４】
前記サーモエレメントの前記ピストンとは反対側の本体ケース側の感温部の周囲に固定金具が設けられ、前記緩衝機構が前記固定金具の内部に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の温度感応型制御弁。
【請求項５】
前記弾性部材が皿バネであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁。
【請求項６】
前記弾性部材が波型板バネであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁。
【請求項７】
前記弾性部材がコイルバネであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁。
【請求項８】
前記密封部材の前記弁体側に配置された弁体側当金と、前記弁体の前記軸線方向への動きをガイドするガイド部とを備え、前記弁体側当金と前記ガイド部の先端とが当接するようにされて、前記ストッパ手段が構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁。
【請求項９】
前記弁体の前記軸線方向への動きをガイドするガイド部を備え、前記密封部材と前記ガイド部の先端とが当接するようにされて、前記ストッパ手段が構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁。
【請求項１０】
前記密封部材の前記弁体側に配置された弁体側当金を備え、前記弁体側当金と前記弁装置本体の弁ハウジングとが当接するようにされて、前記ストッパ手段が構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁。
【請求項１１】
前記密封部材の前記弁体側に配置された弁体側当金を備え、前記弁体側当金と前記弁装置本体の前記密封部材を内包する下蓋とが当接するようにされて、前記ストッパ手段が構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源を冷却する冷却装置等に冷媒を供給する温度感応型制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば情報処理分野において、サーバ等の大量に発熱するシステムを循環冷媒によって冷却することが行われている。例えば、特開２００９−２２４４０６号公報（特許文献１）には、ブレードサーバのラックに対して冷却装置を配置し、ラック内を冷却する排熱利用システムが開示されている。また、特開２０１７−６７１６４号公報（特許文献２）には、熱源の温度を感知するのに適したサーモエレメント及びピストン組立体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２４４０６号公報
【特許文献２】特開２０１７−６７１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、冷却水（冷媒）により冷却を行うようにしているが、サーバ等の機器では、動作状態に応じて発生する熱量が大きく変化する。このため、熱源の温度が設定温度に達したら即時に弁ポートを大きく開き、迅速に冷却することが要求される。これに対して、サーモエレメントによって熱源の温度を感知し、このサーモエレメントの作動力を弁装置本体の操作部に加えて弁装置本体の弁を開閉することが考えられている。
【０００５】
ここで、例えば冷却装置の冷媒供給用の配管に弁装置本体を設けた場合、配管を流れる流体を弁装置本体内に密封する必要がある。このため、サーモエレメントと弁装置本体の操作部とをダイヤフラム等の密封部材で密閉封止し、さらに、熱源の異常高温時に密封部材の異常変形を防止するために、密封部材の変位を規制するストッパ等を設けることが考えられている。しかしながら、この場合、ストッパ等が機能した状態でサーモエレメントの熱膨張体に更なる膨張が生じると、異常な荷重がサーモエレメント自体に加わり、サーモエレメントを破損する虞がある。
【０００６】
本発明は、冷却を必要とする熱源を冷却する冷却装置の冷媒供給用の配管に設けられ、熱源の温度変化をサーモエレメントで感知して冷媒を供給する温度感応型制御弁において、熱源の異常高温時に、密封部材の異常変形を防止し、サーモエレメントの変形による性能変化や、サーモエレメントの破損を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の温度感応型制御弁は、温度変化に応じて膨張収縮する熱膨張体の体積変化を伝達されるピストンと、前記ピストンを軸線方向に移動自在に保持する本体ケースとを有するサーモエレメントと、冷媒を流す弁ポートを弁体で開閉する弁装置本体であって、前記弁体を含む構造部が密封部材にて密閉封止されるとともに、前記軸線方向の機械的な押圧力を、前記密封部材にて前記弁体に軸線方向に伝達する操作部を有する弁装置本体と、を備え、前記サーモエレメントの前記ピストンの前記軸線方向の移動による機械的な押圧力を前記密封部材に作用させることで、前記弁体で前記弁ポートを開状態とするように構成されるとともに、前記開状態で前記密封部材の変位を規制するストッパ手段を備えた温度感応型制御弁であって、所定の初期状態で前記軸線方向に変形させた状態で保持し反発力を発生するよう初期荷重が付加された弾性部材を有する緩衝機構を備え、前記弁ポートが開状態となって前記密封部材が前記ストッパ手段により固定状態のとき、前記サーモエレメントの前記ピストンの軸線方向への伸張力を前記緩衝機構にて吸収するよう構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の温度感応型制御弁は、請求項１に記載の温度感応型制御弁であって、前記緩衝機構における前記弾性部材の前記初期荷重が、前記密封部材が前記ストッパ手段により固定状態となるのに最低限必要となる押圧力以上に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の温度感応型制御弁は、請求項１または２に記載の温度感応型制御弁であって、前記ピストンの前記密封部材側の端部にピストン側当金が設けられ、前記緩衝機構が前記ピストン側当金の内部に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の温度感応型制御弁は、請求項１または２に記載の温度感応型制御弁であって、前記サーモエレメントの前記ピストンとは反対側の本体ケース側の感温部の周囲に固定金具が設けられ、前記緩衝機構が前記固定金具の内部に構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の温度感応型制御弁は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁であって、前記弾性部材が皿バネであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の温度感応型制御弁は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁であって、前記弾性部材が波型板バネであることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の温度感応型制御弁は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁であって、前記弾性部材がコイルバネであることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の温度感応型制御弁は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁であって、前記密封部材の前記弁体側に配置された弁体側当金と、前記弁体の前記軸線方向への動きをガイドするガイド部とを備え、前記弁体側当金と前記ガイド部の先端とが当接するようにされて、前記ストッパ手段が構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の温度感応型制御弁は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁であって、前記弁体の前記軸線方向への動きをガイドするガイド部を備え、前記密封部材と前記ガイド部の先端とが当接するようにされて、前記ストッパ手段が構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の温度感応型制御弁は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁であって、前記密封部材の前記弁体側に配置された弁体側当金を備え、前記弁体側当金と前記弁装置本体の弁ハウジングとが当接するようにされて、前記ストッパ手段が構成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１の温度感応型制御弁は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温度感応型制御弁であって、前記密封部材の前記弁体側に配置された弁体側当金を備え、前記弁体側当金と前記弁装置本体の前記密封部材を内包する下蓋とが当接するようにされて、前記ストッパ手段が構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１乃至１１の温度感応型制御弁によれば、ダイヤフラム等の密封部材の変位がストッパ手段により規制されている状態で、サーモエレメントの熱膨張体に更なる膨張が生じても、サーモエレメントの本体ケースとピストンとの軸線方向への伸張力が緩衝機構にて吸収されているので、サーモエレメントの破損等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態の温度感応型制御弁の縦断面図である。
【図２】第１実施形態の温度感応型制御弁の上面図である。
【図３】第１実施形態の温度感応型制御弁におけるサーモエレメントの縦断面図である。
【図４】第１実施形態の温度感応型制御弁におけるサーモエレメントの温度−変位特性を示す図である。
【図５】第１実施形態の温度感応型制御弁のダイヤフラムの固定状態の要部拡大縦断面図である。
【図６】第１実施形態の温度感応型制御弁の緩衝機構の作動時の要部拡大縦断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の温度感応型制御弁のダイヤフラムの固定状態の要部拡大縦断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態の温度感応型制御弁のダイヤフラムの固定状態の要部拡大縦断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態の温度感応型制御弁のダイヤフラムの固定状態の要部拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の温度感応型制御弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の温度感応型制御弁の縦断面図、図２は同温度感応型制御弁の上面図、図３は同温度感応型制御弁におけるサーモエレメントの縦断面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１及び図３の図面における上下に対応する。また、以下の説明において実施形態の温度感応型制御弁を適宜「制御弁」という。
【００２１】
実施形態の制御弁１００は、弁装置本体１０とサーモエレメント２０とで構成されている。弁装置本体１０は、金属製の弁ハウジング１を有し、弁ハウジング１には、中央に円柱状の弁室１Ａが形成され、この弁室１Ａの側部に開口して冷媒が流入する第１ポート１１が形成され、さらに、冷媒が流出する第２ポート１２が形成されている。また、弁ハウジング１には、弁室１Ａと第２ポート１２との間に軸線Ｌを中心とする弁ポート１３が形成されている。さらに、弁ハウジング１には、第２ポート１２を挟んで弁ポート１３と反対側にガイド部１４が形成され、このガイド部１４には、弁ポート１３と同軸で弁ハウジング１の上部から第２ポート１２まで貫通するガイド孔１４ａが形成されている。このガイド孔１４ａは弁ポート１３の軸線Ｌを中心軸とする円筒状の形状をしている。なお、冷媒は第２ポート１２から流入して第１ポートから流出するような場合もある。
【００２２】
弁室１Ａ、第２ポート１２及びガイド孔１４ａ内には弁体３が配設されている。弁体３は、円柱棒状の弁棒３ａと、弁室１Ａ側から弁ポート１３を開閉する略円錐形状のニードル部３ｂと、ニードル部３ｂの外周に形成された鍔部３ｃとから構成されている。弁棒３ａはガイド孔１４ａ内に挿通され、鍔部３ｃと弁室１Ａの底部のばね受け３１との間に弁閉ばね３２が配設されている。これにより、弁閉ばね３２は弁体３を後述のダイヤフラム４３側に付勢している。
【００２３】
弁ハウジング１の弁室１Ａと反対側には、操作部４が取り付けられている。操作部４は、弁ハウジング１に固着された下蓋４１と、下蓋４１と同径の上ケース４２と、下蓋４１と上ケース４２との間に配置された「密封部材」としてのダイヤフラム４３と、下蓋４１内でダイヤフラム４３と弁体３の弁棒３ａとの間に配置された「弁体側当金」としての下当金４４と、上ケース４２内でダイヤフラム４３の上に配置された「ピストン側当金」としての上当金４５とで構成されている。そして、下蓋４１、ダイヤフラム４３及び上ケース４２は、外周縁の部分で溶接されて一体に接合されている。なお、図２の上面図に示すように、弁ハウジング１は矩形状であるが、上ケース４２（及び下蓋４１、ダイヤフラム４３）、サーモエレメント２０は軸線Ｌ回りに回転対称な形状である。
【００２４】
ダイヤフラム４３は、薄膜金属製の円環状であり、外周部には平面状のフランジ面、中心部には上当金４５と下当金４４とに当接する平面状の当接面がそれぞれの面に形成され、この外周部のフランジ面と中心部の当接面との間には波形の円環状部が形成されている。そして、当接面は軸線Ｌ方向の機械的な押圧力をダイヤフラム４３を介して弁体３に加える作用面となっている。
【００２５】
これにより、操作部４は、ダイヤフラム４３と下蓋４１とが下当金４４及び弁棒３ａからなる構造部を密閉封止するとともに、ダイヤフラム４３の外部すなわち上ケース４２内の上当金４５からの軸線Ｌ方向の機械的な押圧力を、ダイヤフラム４３及び下当金４４を介して弁体３（弁棒３ａ）に伝達するような機能を有している。そして、この操作部４の上ケース４２の円筒部４２ａ内にサーモエレメント２０（その一部）が収容され、上ケース４２の上端からサーモエレメント２０の感温部２１ａが突出されるとともに、サーモエレメント２０の感温部側基部２１ｂの感温部２１ａ側の端部に円筒部４２ａの端部の係止片４２ａ１が係合されている。
【００２６】
サーモエレメント２０は、温度変化によるパラフィン等の膨張収縮を利用したサーモアクチュエータである。図３に示すように、サーモエレメント２０は、感温ケース２１と、ガイドケース２２と、ピストン２３と、ダイヤフラム２４と、ラバーピストン２５と、保護板２６とを備えて構成されている。感温ケース２１は端部に底のある円筒形状の感温部２１ａと、ガイドケース２２の一部を覆う感温部側基部２１ｂとから構成されている。ガイドケース２２は、ピストン２３、ラバーピストン２５及び保護板２６を内挿する円筒形状のガイド部２２ａと、感温ケース２１の感温部側基部２１ｂに覆われるガイド側基部２２ｂとから構成されている。
【００２７】
感温ケース２１の主に感温部２１ａ内には、パラフィン等のワックスからなる熱膨張体２Ａが充填され、熱膨張体２Ａの下端面は、弾性密封部材であるダイアフラム２４により封止されている。ガイドケース２２のガイド側基部２２ｂのすり鉢状内面２２ｂ１と、ダイアフラム２４の下側との間には流体室が設けられ、流体室には流動体２Ｂが充填されている。流動体２Ｂは、非圧縮性で、流動性、潤滑性が良い非圧縮性流動体である。ガイドケース２２のガイド部２２ａの内側のピストン摺動孔２２ａ１内には、ラバーピストン２５と保護板２６を介して、ピストン２３が摺動自在に挿通されて、ピストン２３の外側端部はピストン摺動孔２２ａ１から突き出している。
【００２８】
感温部２１ａの環境温度が上昇すると熱膨張体２Ａが膨張するとともにダイアフラム２４が膨出し、ダイアフラム２４の下方の流体室に封入された流動体２Ｂを押し下げる。これにより、流動体２Ｂは変形してその一部がガイド部２２ａのピストン摺動孔２２ａ１内に進入し、ラバーピストン２５と保護板２６を介して、ピストン２３を下方へ押し下げる。このように、感温ケース２１とガイドケース２２とは「本体ケース」を構成しており、このサーモエレメント２０は、感温部２１ａの環境温度が上昇することにより本体ケース（２１，２２）とピストン２３との軸線Ｌ方向への伸張力を呈する。
【００２９】
下当金４４には、遊び孔４４ａと弁棒挿通孔４４ｂが同軸に形成されており、遊び孔４４ａにはガイド部１４の先端１４１が挿通され、弁棒挿通孔４４ｂには弁棒３ａの先端が挿通されて、弁棒３ａの先端が弁棒挿通孔４４ｂの底部に当接している。これにより、ダイヤフラム４３が下方に変位すると、下当金４４と共に弁棒３ａが変位される。
【００３０】
上当金４５には内側に円柱形状の挿通孔４５ａと、この挿通孔４５ａより僅かに径の大きな開口部４５ｂとが形成されており、挿通孔４５ａ内には、緩衝機構５が収容されている。また、開口部４５ｂ内には、サーモエレメント２０のガイド部２２ａが遊嵌された固定ブロック４６が嵌合され、開口部４５ｂの端部をかしめることにより、固定ブロック４６が挿通孔４５ａと開口部４５ｂとの段部に固定されている。
【００３１】
緩衝機構５は、挿通孔４５ａ内に挿通される外形が円柱状の可動部５１と、「弾性部材」としての皿バネ５２とで構成されている。皿バネ５２は可動部５１と挿通孔４５ａの底面との間に配設されている。また、可動部５１は挿通孔４５ａ内で軸線Ｌ方向に移動可能となっており、可動部５１の上端が固定ブロック４６に当接している初期状態において、皿バネ５２は軸線Ｌ方向に圧縮され、所定の初期荷重が付加された状態で、固定ブロック４６が固定されている。
【００３２】
可動部５１には、遊び孔５１ａと挿通孔５１ｂが同軸に形成され、固定ブロック４６には挿通孔４６ａとばね収容孔４６ｂが同軸に形成されている。そして、サーモエレメント２０のピストン２３が遊び孔５１ａに臨まされるとともに、ガイド部２２ａが挿通孔５１ｂ内に挿通されている。また、ガイド部２２ａの外周には固定ばね４７が配設され、この固定ばね４７は、円筒部４２ａ内の感温部側基部２１ｂとばね収容孔４６ｂの底部との間で圧縮して配設されている。すなわち、感温部側基部２１ｂの端部は円筒部４２ａの係止片４２ａ１に係合されているので、上記固定ばね４７のばね力によりサーモエレメント２０は円筒部４２ａに固定されている。
【００３３】
また、サーモエレメント２０の感温部２１ａは円柱状に突出しており、温度感知対象に対して装着が容易な構造となっている。そして、この感温部２１ａは、金属プレート５０の装着孔５０ａ内に装着され、この金属プレート５０からの熱が感温部２１ａに伝達される。なお、金属プレート５０は図示しない熱源に密着されている。
【００３４】
以上の構成により、図１の状態から、サーモエレメント２０の感温部２１ａの温度が上昇して前記のようにピストン２３が下降するとピストン２３が緩衝機構５の可動部５１を押圧するが、皿バネ５２には初期荷重が付加されているので収縮せず、この皿バネ５２を介して上当金４５がダイヤフラム４３を押圧する。これにより、上当金４５が下降してダイヤフラム４３が変形するとともに下当金４４が下降し、さらにこの下当金４４に当接している弁体３が下降する。このように、この実施形態では、ピストン２３の押圧力が、緩衝機構５、上当金４５、ダイヤフラム４３及び下当金４４を介して弁体３に加わり始める瞬間が「弁開点」であり、この弁開点から弁体３のニードル部３ｂが弁ポート１３の周囲から離間して、弁ポート１３を開状態とする。
【００３５】
図４はサーモエレメント２０における感温部２１ａの温度とピストン２３の変位（リフト）との関係を示す温度−変位特性を示す図である。感温部２１ａ内の熱膨張体２Ａは、温度に応じて固体状態、固体と液体が混合する固液混合状態及び液体状態のように、相変化する。これにより、温度−変位特性は、固体状態で膨張する「固体膨張域」と、固液混合状態で膨張する「固液混合膨張域」と、液体状態で膨張する「液体膨張域」とで、それぞれ異なる傾きを呈する。そして、固液混合膨張域での傾き、すなわち温度膨張率が一番大きく（急峻に）なる。この温度−変位特性はサーモエレメント２０の固有の特性として既知であり、この場合ピストン２３のリフトＬ１〜Ｌ３の範囲が「固液混合膨張域」に対応している。また、ダイヤフラム４３の固定状態は、「液体膨張域」に設定されている。例えばピストン２３のリフトがＬ４に到達したときに、ダイヤフラム４３がストッパ機構により固定状態となり、この固定状態において、弁体３の弁開リフトは最大となり全開状態となる。そして、熱膨張体２Ａの膨張により更にピストン２３のリフトが増えても、弁体３はそれ以上弁ポート１３から離れず、全開状態のままとなる。また、ダイヤフラム４３が固定状態となり、熱膨張体２Ａが更に膨張してもピストン２３は、各実施形態の緩衝機構５，６，７，８によってそのまま変位し続ける。
【００３６】
ここで、弁装置本体１０において弁開点は、上記「固液混合膨張域」の範囲内となるように設定されている。この実施形態では、弁開点は、図４に示す「弁開リフト＝０」及び「サーモエレメントリフト＝Ｌ２」となる状態に設定されている。このように、サーモエレメント２０における熱膨張体２Ａの温度膨張率が大きい「固液混合膨張域」の範囲内に弁開点が設定されているので、熱源が設定温度に達した場合、弁ポート１３を速やかに大きく開くことができる。これにより、熱源の温度変化に追従して、図示しない冷却装置に冷媒を迅速に供給でき、結果的に熱源を迅速に冷却することができる。
【００３７】
また、前記弁ポート１３が開状態となってから、さらに、ピストン２３によりダイヤフラム４３が変位すると、図５に示すように、下当金４４の遊び孔４４ａの底部４４ａ１がガイド部１４の先端１４１に当接し、下当金４４、弁棒３ａ及びダイヤフラム４３の変位が規制される。すなわち、この実施形態では、遊び孔４４ａの底部４４ａ１とガイド部１４の先端１４１とが、ダイヤフラム４３（密封部材）の変位を規制するストッパ手段を構成している。このように、ダイヤフラム４３の変形が規制されると、ダイヤフラム４３の固定状態となる。そして、この固定状態のとき、サーモエレメント２０の熱膨張体２Ａに更なる膨張が生じ、ピストン２３が突出すると、図６に示すように、緩衝機構５において、可動部５１が皿バネ５２をさらに圧縮する。すなわち、本体ケース（２１，２２）とピストン２３との軸線Ｌ方向への伸張力が緩衝機構５により吸収される。したがって、サーモエレメント２０の破損等を防止することができる。
【００３８】
緩衝機構５における皿バネ５２には、可動部５１の上端が固定ブロック４６に当接している初期状態において初期荷重が付加されている。ここで、ダイヤフラム４３（密封部材）が前記ストッパ手段により固定状態となっているとき、少なくともこのダイヤフラム４３（密封部材）には固定状態を維持するのに最低限必要となる押圧する力が加えられる。この固定状態となるのに最低限必要となる押圧力を、以下、「固定押圧力」という。なお、この固定押圧力は、固定状態でのダイヤフラム４３の弾性力と、弁体３を弁ポート方向に付勢する固定状態での弁閉ばね３２の荷重との合計の荷重となる。そして、前記皿バネ５２の初期荷重は上記「固定押圧力」以上に設定されている。したがって、ダイヤフラム４３が固定状態でない自由状態では、緩衝機構５は力を吸収することなく、サーモエレメント２０のピストン２３の変位を弁棒３ａに正確に伝達する。また、皿バネ５２を使用することで、緩衝機構５を小型化することができる。
【００３９】
図７は本発明の第２実施形態の温度感応型制御弁の縦断面図であり、以下の各実施形態において、第１実施形態と同様な要素には図１乃至図６と同符号を付記して重複する説明は適宜省略する。第１実施形態と以下の各実施形態との違いは、「ストッパ手段」と「緩衝機構」の構成である。
【００４０】
図７に示すように、第２実施形態では、弁ハウジング１側のガイド部１４′と、弁棒３ａ′が第１実施形態のガイド部１４及び弁棒３ａよりそれぞれ長く形成されている。そして、ダイヤフラム４３が弁棒３ａ′を押し下げた状態（弁開状態）で、ダイヤフラム４３がガイド部１４′の先端１４１′に当接することにより、ダイヤフラム４３（密封部材）の変位が規制される。すなわち、ガイド部１４′の先端１４１′はダイヤフラムの変位を規制するストッパ手段を構成している。
【００４１】
また、この第２実施形態の上当金４５′には内側に円柱形状の挿通孔４５ａ′と、この挿通孔４５ａ′より僅かに径の大きな開口部４５ｂ′とが形成されており、挿通孔４５ａ′内には、緩衝機構６が収容されている。また、開口部４５ｂ′内には、サーモエレメント２０のガイド部２２ａが遊嵌された固定板４６′が嵌合され、開口部４５ｂ′の端部をかしめることにより、固定板４６′が挿通孔４５ａ′と開口部４５ｂ′の段部に固定されている。
【００４２】
緩衝機構６は、挿通孔４５ａ′内に挿通される外形が略円柱状の可動部６１と、「弾性部材」としてのコイルバネ６２とで構成されている。コイルバネ６２は可動部６１のフランジと挿通孔４５ａ′の底面との間に配設されている。また、可動部６１は挿通孔４５ａ′内で軸線Ｌ方向に移動可能となっており、可動部６１の上端が固定板４６′に当接している初期状態において、コイルバネ６２は軸線Ｌ方向に圧縮され、所定の初期荷重が付加された状態で、固定板４６′が固定されている。
【００４３】
可動部６１には、遊び孔６１ａと挿通孔６１ｂが同軸に形成され、固定板４６′には挿通孔４６ａ′が形成されている。そして、サーモエレメント２０のピストン２３が遊び孔６１ａに臨まされるとともに、ガイド部２２ａが挿通孔６１ｂ内に挿通されている。また、ガイド部２２ａの外周には固定ばね４７′が配設され、この固定ばね４７′は、円筒部４２ａ内の感温部側基部２１ｂと固定板４６′との間で圧縮して配設されている。
【００４４】
この第２実施形態では、ダイヤフラム４３がガイド部１４′に当接した固定状態のとき、サーモエレメント２０の熱膨張体２Ａに更なる膨張が生じ、ピストン２３が突出すると、緩衝機構６において、可動部６１がコイルバネ６２をさらに圧縮する。すなわち、本体ケース（２１，２２）とピストンと２３の軸線Ｌ方向への伸張力が緩衝機構６により吸収される。したがって、サーモエレメント２０の破損等を防止することができる。なお、この第２実施形態においても、緩衝機構６におけるコイルバネ６２には初期状態において初期荷重が付加されている。この第２実施形態においても、コイルバネ６２の上記初期荷重は、ダイヤフラム４３（密封部材）が前記ストッパ手段により固定状態となるのに最低限必要となる前記固定押圧力以上に設定されている。したがって、前記同様、ダイヤフラム４３が固定状態でない自由状態では、緩衝機構６は力を吸収することなく、サーモエレメント２０のピストン２３の変位を弁棒３ａ′に正確に伝達する。
【００４５】
図８は本発明の第３実施形態の温度感応型制御弁の縦断面図である。第３実施形態では、弁ハウジング１のガイド部１４の周囲部１５を高くするとともに、下当金４４′の下端に突起４４１′を設け、この突起４４１′が弁ハウジング１のガイド１４の周囲部１５に当接することにより、ダイヤフラム４３（密封部材）の変位を規制するように、ストッパ手段を構成している。また、この第３実施形態の上当金４５内の緩衝機構７は、第１実施形態と同様に挿通孔４５ａ内に挿通される外形が略円柱状の可動部５１と、波型板バネ７２とで構成されている。波型板バネ７２は可動部５１と挿通孔４５ａの底面との間に配設されている。また、可動部５１は挿通孔４５ａ内で軸線Ｌ方向に移動可能となっており、可動部５１の上端が固定ブロック４６に当接している初期状態において、波型板バネ７２は軸線Ｌ方向に圧縮され、所定の初期荷重が付加された状態で、固定ブロック４６が固定されている。
【００４６】
この第３実施形態では、下当金４４′の突起４４１′が弁ハウジング１のガイド１４の周囲部１５に当接した、ダイヤフラム４３の固定状態のとき、サーモエレメント２０の熱膨張体２Ａに更なる膨張が生じ、ピストン２３が突出すると、緩衝機構７において、可動部５１が波型板バネ７２をさらに圧縮する。すなわち、本体ケース（２１，２２）とピストンと２３の軸線Ｌ方向への伸張力が緩衝機構７により吸収される。したがって、サーモエレメント２０の破損等を防止することができる。なお、この第３実施形態においても、緩衝機構７における波型板バネ７２には初期状態において初期荷重が付加されている。この第３実施形態においても、波型板バネ７２の上記初期荷重は、ダイヤフラム４３（密封部材）が前記ストッパ手段により固定状態となるのに最低限必要となる前記固定押圧力以上に設定されている。したがって、前記同様、ダイヤフラム４３が固定状態でない自由状態では、緩衝機構７は力を吸収することなく、サーモエレメント２０のピストン２３の変位を弁棒３ａ′に正確に伝達する。また、波型板バネ７２を使用することで、緩衝機構７を小型化することができる。
【００４７】
図９は本発明の第４実施形態の温度感応型制御弁の縦断面図である。第４実施形態では、下当金４４″の外周にフランジ部４４１″を形成し、このフランジ部４４１″が下蓋４１に当接することにより、ダイヤフラム４３（密封部材）の変位を規制するように、ストッパ手段を構成している。
【００４８】
また、この第４実施形態の上当金４５″には、遊び孔４５ａ″、ガイド挿通孔４５ｂ″及びばね収容孔４５ｃ″が同軸に形成されており、サーモエレメント２０のピストン２３が遊び孔４５ａ″に臨まされるとともに、ガイド部２２ａがガイド挿通孔４５ｂ″内に挿通されている。また、ガイド部２２ａの外周には固定ばね４７が配設され、この固定ばね４７は、円筒部４２ａ内の感温部側基部２１ｂとばね収容孔４５ｃ″の底部との間で圧縮して配設されている。
【００４９】
また、この第４実施形態では、円筒部４２ａの端部の係止片４２ａ１と、感温部側基部２１ｂとの間に固定金具９が嵌合されている。固定金具９には内側に円柱形状の挿通孔９ａと、この挿通孔９ａより僅かに径の大きな開口部９ｂとが形成されており、挿通孔９ａ内には、緩衝機構８が収容されている。また、開口部９ｂ内にはサーモエレメント２０の感温部側基部２１ｂが遊嵌された固定リング９１が嵌合され、開口部９ｂの端部をかしめることにより、固定リング９１が挿通孔９ａと開口部９ｂとの段部に固定されている。
【００５０】
緩衝機構８は、挿通孔９ａ内に挿通される円盤状の可動部８１と、「弾性部材」としての皿バネ８２とで構成されている。皿バネ８２は可動部８１と挿通孔９ａの底面との間に配設されている。また、可動部８１は挿通孔９ａ内で軸線Ｌ方向に移動可能となっており、可動部８１の下端が固定リング９１に当接している初期状態において、皿バネ８２は軸線Ｌ方向に圧縮され、所定の初期荷重が付加された状態で、固定リング９１が固定されている。
【００５１】
この第４実施形態では、下当金４４″のフランジ部４４１″が下蓋４１に当接した固定状態のとき、サーモエレメント２０の熱膨張体２Ａに更なる膨張が生じ、ピストン２３が突出すると、このピストン２３に対して本体ケース（２１，２２）が上昇し、緩衝機構８において、可動部８１が皿バネ８２をさらに圧縮する。すなわち、本体ケース（２１，２２）とピストンと２３の軸線Ｌ方向への伸張力が緩衝機構８により吸収される。したがって、サーモエレメント２０の破損等を防止することができる。なお、この第４実施形態においても、緩衝機構８における皿バネ８２には初期状態において初期荷重が付加されている。この第４実施形態においても、皿バネ８２の上記初期荷重は、ダイヤフラム４３（密封部材）が前記ストッパ手段により固定状態となるのに最低限必要となる前記固定押圧力以上に設定されている。但し、第４実施例の場合の固定押圧力は、ダイヤフラム４３が固定状態での、ダイヤフラム４３の弾性力と弁体３を弁ポート方向に付勢する弁閉ばね３２の固定状態での荷重と、固定ばね４７の固定状態での荷重との合計である。したがって、前記同様、ダイヤフラム４３が固定状態でない自由状態では、緩衝機構８は力を吸収することなく、サーモエレメント２０のピストン２３の変位を弁棒３ａ′に正確に伝達する。なお、この第４実施形態において、皿バネ８２に変えて第２実施形態と同様なコイルバネを弾性部材としてもよい。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００５３】
例えば、実施形態では、操作部の「密封部材」はダイヤフラム４３で構成した例について説明したが、この「密封部材」としては、下当金及び弁体等からなる構造部を密閉封止するものであれば、例えばベローズ等であってもよい。また、弁体の開状態とは、弁閉状態より、弁体が弁ポートから離れた状態であり、弁閉状態とは、弁体が弁ポートに最も近づいた状態であり、弁ポートの周囲の弁座に弁体が当接した状態、又は弁体と弁座の間に隙間や流路があって僅かなブリード流量が有る場合でも良い。
【００５４】
また、各実施形態における緩衝機構とストッパ手段とは、各実施形態の組み合わせに限らず、各緩衝機構と各ストッパ手段のいずれの組み合わせであっても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１        弁ハウジング
１Ａ      弁室
１１      第１ポート
１２      第２ポート
１３      弁ポート
１４      ガイド部
１４ａ    ガイド孔
１４１    先端（ストッパ手段）
Ｌ        軸線
２Ａ      熱膨張体
２１      感温ケース（本体ケース）
２１ａ    感温部
２１ｂ    感温部側基部
２２      ガイドケース（本体ケース）
２２ａ    ガイド部
２２ｂ    ガイド側基部
２３      ピストン
３        弁体
３ａ      弁棒
３ｂ      ニードル部
３ｃ      鍔部
３１      ばね受け
３２      弁閉ばね
４        操作部
４１      下蓋
４２      上ケース
４３      ダイヤフラム（密封部材）
４４      下当金（弁体側当金）
４４ａ１  底部（ストッパ手段）
４５      上当金（ピストン側当金）
５        緩衝機構
５１      可動部
５２      皿バネ（弾性部材）
１４′    ガイド部（ストッパ手段）
３ａ′    弁棒
１４１′  先端
４４′    下当金
４４１′  突起（ストッパ手段）
４５′    上当金
６        緩衝機構
６１      可動部
６２      コイルバネ（弾性部材）
７        緩衝機構
７１      可動部
７２      波型板バネ（弾性部材）
４４″    下当金
４４１″  フランジ部（ストッパ手段）
４５″    上当金
８        緩衝機構
８１      可動部
８２      皿バネ（弾性部材）
９        固定金具
１０      弁装置本体
２０      サーモエレメント
１００    温度感応型制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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