(57)【要約】【課題】流動体の漏れの問題がなく、ピストンの摺動抵抗が小さく安定して作動し、磨耗と劣化が少なく、耐久性の良いサーモエレメントを得る。【解決手段】サーモエレメントは、底のあるケース(11)と、ケースに充填され温度変化により膨張収縮するパラフィンを含む熱膨張体(21)と、軸方向に移動するピストン(40)と、ピストンを摺動自在に保持するガイド部材(50)と、熱膨張体とピストンとの間に、変形自在な非圧縮性流動体(22)を蓄える流体室とを備える。熱膨張体の膨張収縮により、流体室内の非圧縮性流動体を介してピストンが軸方向に移動する。ガイド部材の上部のピストン摺動孔(57)の周りにパッキンを収容するためのパッキン溝(54)が形成され、パッキン溝にフッ素樹脂製で円筒形のパッキン(55)が配置され、パッキンの内周面とピストンの外周面との間を密封する。【選択図】図２
2014153203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底のあるケースと、前記ケースに充填され温度変化により膨張収縮する熱膨張体と、前記ケース内に前記熱膨張体を密封する弾性密封部材と、軸方向に移動可能なピストンと、前記ケースの上部に固定され、前記ピストンを摺動自在に保持するピストン摺動孔を有するガイド部材と、を備え、前記弾性密封部材と前記ガイド部材と前記ピストンとの間に流体室が形成され、前記流体室に変形自在な非圧縮性の流動体が収容され、前記熱膨張体の膨張収縮により、前記流体室内の前記流動体を介して、前記ピストンが前記ガイド部材の前記ピストン摺動孔内を軸方向に移動するサーモエレメントであって、
前記ガイド部材の上部の前記ピストン摺動孔の周りにパッキンを収容するためのパッキン溝が形成され、前記パッキン溝に、フッ素樹脂製で前記ピストンを挿入するための中央孔が形成された円筒形のパッキンが配置されたことを特徴とするサーモエレメント。
【請求項２】
請求項１に記載のサーモエレメントであって、
前記パッキンは、前記中央孔の下部に前記パッキンの下面に下に向かって内径が小さくなるテーパが付いたテーパ部が形成されたサーモエレメント。
【請求項３】
請求項２に記載のサーモエレメントであって、
前記パッキンの下面は、前記中央孔に向かって下向きに傾斜した円錐形であるサーモエレメント。
【請求項４】
請求項３に記載のサーモエレメントであって、
前記パッキン溝の下面は、前記中央孔に向かって下向きに傾斜しているサーモエレメント。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のサーモエレメントであって、
前記パッキン溝に、前記パッキンを支持し、前記パッキン溝との間を密封するための保持部材が配置されたサーモエレメント。
【請求項６】
請求項５に記載のサーモエレメントであって、
前記保持部材は、前記パッキンの上面の上に配置されたサーモエレメント。
【請求項７】
請求項５に記載のサーモエレメントであって、
前記保持部材は、前記パッキンの上部の外周部の周りに配置されたサーモエレメント。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載のサーモエレメントであって、
前記パッキン溝に複数の前記パッキンが配置されたサーモエレメント。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載のサーモエレメントであって、
前記ピストンには中心軸に沿って中心孔が形成されているサーモエレメント。
【請求項１０】
請求項９に記載のサーモエレメントであって、
前記流動体はオイルであり、前記サーモエレメントを組立てた後、前記ピストンの前記中心孔を通って、前記オイルが注入され、前記中心孔の上端部は、サーモエレメントが組立てられた後に封止部材で封止されるサーモエレメント。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のサーモエレメントであって、
前記ピストンの軸方向下部には、前記ピストンの外周面から前記中心孔まで、中心軸方向に延びる切欠き部が形成され、前記ピストンの軸方向下部の前記切欠き以外の部分は延長部であり、前記流体室から、前記切欠き部を通って前記中心孔まで前記流動体が連通しているサーモエレメント。
【請求項１２】
請求項９乃至１１の何れか１項に記載のサーモエレメントであって、
前記ピストンの下端部と前記弾性密封部材の中央部上面との間に、前記弾性密封部材を保護するための保護板が設けられたサーモエレメント。
【請求項１３】
請求項１２に記載のサーモエレメントであって、
前記保護板は、前記弾性密封部材に当接する円板状の保護部と、前記保護部の中央部から前記ピストンの中心軸方向に延びる円柱状の固定部とを有し、前記固定部は前記ピストンの下部の前記中心孔内に収容されるサーモエレメント。
【請求項１４】
請求項１３に記載のサーモエレメントであって、
前記ピストンの軸方向下部の前記切欠き部の中心軸方向長さは、前記保護板の前記固定部の中心軸方向長さより長く、前記ピストンが下方に位置するときも、前記切欠き部を通って前記流動体が連通しているサーモエレメント。
【請求項１５】
請求項１４に記載のサーモエレメントであって、
前記保護板の前記固定部の中心軸方向長さは、前記熱膨張体の膨張により、前記ピストンが上昇する長さより長く、前記ピストンが上方に位置するときも、前記保護板の前記固定部の上端部は、前記ピストンの下部の前記延長部内に位置し、前記保護板の位置が、前記ピストンの下端部の位置とずれないようになったサーモエレメント。
【請求項１６】
サーモスタットであって、
サーモエレメントと、
前記サーモエレメントの底部を収容するための下部凹部が形成され、液体の流れる流路が形成された下フレームと、
前記下フレームに固定され、前記ピストンの上部の外周を摺動可能に支持するピストン孔を有する上フレームと、
前記ピストンと一体に結合された開閉弁と、
前記開閉弁が当接するため、前記下フレームに固定された弁座と、
前記サーモエレメントの前記開閉弁を前記下フレームに結合された前記弁座に押し付けるバネと、を備え、
前記サーモエレメントは、底のあるケースと、前記ケースに充填され温度変化により膨張収縮する熱膨張体と、前記ケース内に前記熱膨張体を密封する弾性密封部材と、軸方向に移動可能なピストンと、前記ケースの上部に固定され、前記ピストンを摺動自在に保持するピストン摺動孔を有するガイド部材と、を備え、前記弾性密封部材と前記ガイド部材と前記ピストンとの間に流体室が形成され、前記流体室に変形自在な非圧縮性の流動体が収容され、前記熱膨張体の膨張収縮により、前記流体室内の前記流動体を介して、前記ピストンが前記ガイド部材の前記ピストン摺動孔内を軸方向に移動するようになっていて、
前記ガイド部材の上部の前記ピストン摺動孔の周りにパッキンを収容するためのパッキン溝が形成され、前記パッキン溝に、フッ素樹脂製で前記ピストンを挿入するための中央孔が形成された円筒形のパッキンが、配置されたことを特徴とするサーモスタット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度変化によるパラフィンの膨張収縮を利用したサーモアクチュエータであるサーモエレメント及びこのようなサーモエレメントを使用したサーモスタットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンを冷却する水冷式の冷却装置においては、エンジンに導入される冷却水の温度を制御できるように、ラジエータ側に循環させる冷却水量を調節する制御バルブとしてのサーモスタットが使用されている。サーモスタットは、冷却装置を構成する冷却水通路の一部に制御バルブを介装し、冷却水温度が低いときは、制御バルブを閉じてラジエータを経由せず、バイパス通路を経由して冷却水を循環させ、冷却水温度が高くなったときは、制御バルブを開いて、ラジエータを通して冷却水を循環させることで、冷却水の温度を所定の状態に制御するものである。
このようなサーモスタットには、冷却水のエンジン入口側に配置されて冷却水を制御する入口制御と、冷却水のエンジン出口側に配置されて冷却水を制御する出口制御とがある。
【０００３】
このようなサーモスタットには、温度センサとしてパラフィン等の熱膨張体を用いたサーモエレメントが用いられている。
サーモエレメントは、図１に示すダイアフラムタイプ、スリーブタイプ、その他がある。ダイアフラムタイプのサーモエレメントは、熱膨張体（パラフィン）をダイアフラムで密封し、熱膨張体が膨張すると、非圧縮性流動体を介してピストンを押し出す。
スリーブタイプのサーモエレメントは、熱膨張体をスリーブで密封し、熱膨張体が膨張すると、スリーブによりピストンを絞って押し出す。
【０００４】
図１に示すダイアフラムタイプのサーモエレメントは、底のある円筒形状のケース1の上端部に、円筒形のガイド部材５の下端部が固定されている。ケース１内に熱膨張体2が充填され、熱膨張体2の上端面は、弾性密封部材であるダイアフラム3により封止されている。ガイド部材5の基部の内面と、ダイアフラム3の上側との間には流体室が設けられ、流体室には流動体4が充填されている。流動体4は、非圧縮性で、流動性、潤滑性が良い非圧縮性流動体を用いる。ガイド部材5の上部のガイド筒部の内側のピストン摺動孔内には、流体室の上に、ラバーピストン7と、保護板8とを介して、ピストン6が摺動自在に設けられる。ピストン6の上部はピストン摺動孔の上に突き出している。ダイアフラムタイプのサーモエレメントは、熱膨張体2の熱膨張による体積変化を、流動体により、ピストン6の直線方向の移動に変換している。
【０００５】
環境温度が上昇すると熱膨張体2が膨張し、ダイアフラム3が上方に膨出し、ダイアフラム3の上方の流体室に封入された流動体4を押し上げる。流動体4は変形し摺動孔内に進入して、ラバーピストン7、保護板8を介して、ピストン6を上方へ押し上げる。温度が下降すると熱膨張体2が収縮し、ピストン6に印加された負荷（図示せず）によりピストン6が押し下げられる。こうして、温度変化によりピストン6がガイド部材5から上下方向へ出入する。
【０００６】
流動体は、サーモエレメンとの組立て中に漏れないようにする必要がある。そのため従来は流動体として、シリコングリス、黒鉛、粘土を混合しペレット状にした混合体を用いていた。しかし、このような流動体は、構成成分を混合するとき気泡が入りやすく、気泡が入ると応答性が劣る。また、グリスが漏れ、ラバーピストンの劣化を助長するおそれがあった。
【０００７】
ダイアフラムタイプのサーモエレメントは構造が複雑で、流動体が漏洩しやすいという問題がある。そのため、シール部材として、ゴム製のラバーピストン7と、保護板8を使用している。ラバーピストン7は、ほぼ円柱形状であり、ピストン6と一体となって摺動しながらシールする。保護板8はフッ素樹脂製のものも用いられているが、シールする機能はない。
【０００８】
ラバーピストン7は、流動体4により下方から押上げられると、径方向に広がる力がかかり、ピストン摺動孔の内側に押し付けられ、ピストンの摺動抵抗が更に大きくなる。この流動体4がピストン6を押上げる力により、流動体4とピストン6との間に介在するラバーピストン7が拡径する力がかかり、摺動抵抗が大きくなることは、ダイアフラムタイプのサーモエレメントの大きい問題である。
また、ラバーピストン7は、ゴム製なので、磨耗しやすく、また劣化して固くなり、シール機能が低下するので、耐久性の点で十分ではなかった。
【０００９】
また、ピストン6とガイド部材5とが共に金属製なので、ピストン6とガイド部材5とが磨耗するという問題がある。冷却水中に含まれる物質等がピストン6とガイド部材5との間の摺動部に堆積すると、ピストン6が動作しにくくなる場合もある。
【００１０】
スリーブタイプのサーモエレメントは、円筒形のケース内にゴム製のスリーブを収容し、ケースとスリーブとの間に形成された密封室内に熱膨張体を充填し、スリーブ内に流動体を介してピストンを摺動自在に挿入してある。熱膨張体の膨張、収縮に伴い、ピストンの周囲に配置されたスリーブによりピストンを絞り出すことにより、ピストンを軸方向に動作させるようになっている。
【００１１】
スリーブタイプのサーモエレメントは、構造は簡単であるが、熱膨張体によりスリーブを押し潰してピストンを押出すので、応答性がよくない。また、スリーブは膨張収縮を繰り返し作動するので、ゴム製のスリーブは磨耗し、また劣化して硬化し応答性が低下し、サーモエレメントの機能が低下するおそれがある。
【００１２】
これまで、サーモレメントの流動体の漏洩、部品の磨耗、劣化等の対策として、サーモエレメントの構造、流動体の材質等さまざまな点から検討がされてきた。
特許文献１は、ダイアフラムタイプのサーモエレメントの改良に関し、熱膨張体をケースに封入し、ケースに連結したガイド筒部に流動体を封入し、流動体の押圧によって移動部材（ピストン）が移動するサーモエレメントを開示する。
【００１３】
特許文献１は、流動体内にピストンを挿入し、ガイド筒部と移動部材の間をパッキングでシールしている。特許文献１は、このパッキングは、ガイド筒部当接部と、移動部材当接部との間に凹部を有し、パッキングが流動体の圧力を受けると、ガイド筒部当接部と移動部材当接部とが広がり、シール効果が増大するとしている。
しかし、特許文献１のパッキングは、ゴム製なので、流動体の圧力を受け、ガイド筒部当接部と移動部材当接部とが広がると、ピストンの摺動抵抗が大きくなる。また、ゴム製のパッキングは磨耗し、劣化するおそれがある。
【００１４】
特許文献２は、スリーブタイプのサーモエレメントの改良に関し、ケース内部に熱膨張体を封入し、ピストンは、ガイド部材により摺動自在に保持され、その内方端が熱膨張体内に入り、外方端がケースの一端から外方に突出しているサーモエレメントを開示する。特許文献２では、ケース内でガイド部材の内方端部分には、シール部材が配置され、熱膨張体をケース内に封入している。必要により、フッ素樹脂等で成形されたバックアッププレートが設けられる。特許文献２では、バックアッププレートは、シール機能はなく、省略することも出来るとしている。
【００１５】
特許文献２のサーモエレメントは、熱膨張体の膨張を直接ピストンに伝える構造で、流動体を使用していない。シール部材は断面がほぼＵ字形状で、熱膨張体の圧力を受けると、シール部材のリップ部が内と外に広がり、ピストンの外周部とケースの内周部との間でシール力が高まるとしている。
しかし、特許文献２のシール部材は、ゴム製であり、リップ部が内と外に広がると、摺動抵抗が大きくなる。また、磨耗し、劣化するおそれがある。
【００１６】
特許文献１、２のサーモエレメントは、流動体とピストンとの間をゴム製のパッキング又はシール部材でシールしているので、熱膨張体が膨張すると、パッキング又はシール部材が径方向に広がり、ピストンの摺動抵抗が大きくなるという問題がある。
このように、ダイアフラムタイプでもスリーブタイプでも、熱膨張体の膨張収縮により、流動体を介してピストンを押し出すサーモエレメントにおいて、ピストンの摺動抵抗の増大、流動体の漏洩、シール部材の磨耗と劣化の問題は、まだ十分解決されていない。
そのため、ピストンの摺動抵抗が小さく、流動体の漏れの問題がなく、安定して作動するサーモエレメントが望まれていた。
また、シール部材の磨耗と劣化が少なく、機能が低下せず耐久性の良いサーモエレメントが求められていた。
更に、このようなサーモエレメントを使用したサーモスタットが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第３２２５３８６号
【特許文献２】特開２００４−１７７２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、流動体の漏れの問題がなく、ピストンの摺動抵抗が小さいサーモエレメントを提供することである。
本発明の別の目的は、部品の磨耗と劣化が少なく、耐久性の良いサーモエレメントを提供することである。
本発明の更に別の目的は、このような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である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明では、サーモエレメンとのガイド部材の上部のピストン摺動孔の周りにパッキンを収容するためのパッキン溝が形成され、パッキン溝にフッ素樹脂製で円筒形のパッキンが配置される。
【００２０】
本発明の１態様は、底のあるケースと、前記ケースに充填され温度変化により膨張収縮する熱膨張体と、前記ケース内に前記熱膨張体を密封する弾性密封部材と、軸方向に移動可能なピストンと、前記ケースの上部に固定され、前記ピストンを摺動自在に保持するピストン摺動孔を有するガイド部材と、を備え、前記弾性密封部材と前記ガイド部材と前記ピストンとの間に流体室が形成され、前記流体室に変形自在な非圧縮性の流動体が収容され、前記熱膨張体の膨張収縮により、前記流体室内の前記流動体を介して、前記ピストンが前記ガイド部材の前記ピストン摺動孔内を軸方向に移動するサーモエレメントであって、
前記ガイド部材の上部の前記ピストン摺動孔の周りにパッキンを収容するためのパッキン溝が形成され、前記パッキン溝に、フッ素樹脂製で前記ピストンを挿入するための中央孔が形成された円筒形のパッキンが配置されたことを特徴とするサーモエレメントである。
【００２１】
ガイド部材の上部のピストン摺動孔の周りにパッキンを収容するためのパッキン溝が形成され、パッキン溝にフッ素樹脂製で円筒形のパッキンが配置されると、ガイド部材の上部で確実に封止することが出来、ピストンの摺動抵抗は大きくならず、流動体が漏れでるおそれはない。
【００２２】
前記パッキンの前記中央孔の内径は、前記ピストンの外径と等しいかそれより小さいことが好ましい。
このようにパッキンの中央孔の内径を設定すると、パッキンの中央孔の内周面がピストンの外周面に密着し、良い密封性が得ることが出来る。
【００２３】
前記パッキンは、前記中央孔には前記パッキンの下面に向かって内径が小さくなるテーパが付いたテーパ部が形成されることが好ましい。
パッキンにテーパ部が形成されていると、更に密封性が向上する。また、パッキンはフッ素樹脂製なので、テーパ部の摺動抵抗は小さく、磨耗しにくい。ゴム製のパッキンではテーパ部を形成しても、直ぐに磨耗してしまう。本発明のパッキンは、フッ素樹脂製なので、テーパ部を形成することが出来る。
【００２４】
前記パッキンの下面は、前記中央孔に向かって下向きに傾斜した円錐形であることが好ましい。
パッキンの下面が、中央孔に向かって下向きに傾斜していると、テーパ部は、肉厚が薄く撓みやすくなり、テーパ部の下端部の内径はピストンの外径より小さくなるので、ピストンの外周面に密着しやすくなる。
【００２５】
前記パッキン溝の下面は、前記中央孔に向かって下向きに傾斜していることが好ましい。
パッキン溝の下面が、中央孔に向かって下向きに傾斜していると、パッキン溝内にパッキンを安定して保持することが出来る。
【００２６】
前記パッキン溝に前記パッキンを押えるための保持部材が配置されることが好ましい。
前記保持部材は、前記パッキンの上面の上側に配置されることが好ましい。
前記保持部材は、前記パッキンの下面の下側に配置されることが好ましい。
保持部材が配置されると、保持部材によりパッキンを１方向に押えることが出来、前記パッキン溝の内周面と保持部材の外周面との間を密封することが出来る。
【００２７】
前記保持部材は、前記パッキンの上部の外周部の周りに配置されることが好ましい。
保持部材がパッキンの上部の外周部の周りに配置されると、保持部材はピストンに接触しないので、磨耗しにくい。
【００２８】
前記パッキン溝に複数の前記パッキンが配置されることが好ましい。
複数のパッキンが配置されると、信頼性が向上する。
【００２９】
前記ピストンには中心孔が形成されることが好ましい。
前記流動体はオイルであり、前記サーモエレメントを組立てた後、前記ピストンの前記中心孔を通って、前記オイルが注入され、前記中心孔の上端部は、サーモエレメントが組立てられた後に封止部材で封止されることが好ましい。
ピストンに中心孔が形成されていると、サーモエレメントを組立てた後、中心孔から液体状の流動体を注入することが出来、その後に中心孔の上端部を封止することが出来る。そのため、オイル等の液体状で流動性の良い流動体を使用することが出来る。
【００３０】
前記ピストンの軸方向下部には、前記ピストンの外周面から前記中心孔まで、中心軸方向に延びる切欠き部が形成され、前記流体室から、前記切欠き部を通って前記中心孔まで前記流動体が連通していることが好ましい。
切欠き部が形成されていると、流動体がピストンの中心孔まで連通するので、中心孔内の流動体が漏れにくくなる。
【００３１】
前記ピストンの下端部と前記弾性密封部材の中央部上面との間には、前記ピストンの下端部を保護するための保護板が配置されていることが好ましい。
保護板が配置されていると、弾性密封部材がピストンの下端部により損傷しないように保護することが出来る。
【００３２】
前記保護板は、前記弾性密封部材に当接する円板状の保護部と、前記保護部の中央部から前記ピストンの中心軸方向に延びる円柱状の固定部とを有し、前記固定部は前記ピストンの下部の前記中心孔内に収容されることが好ましい。
固定部がピストンの下部の中心孔内に収容されると、保護板の位置が、ピストンの位置とずれにくい。
【００３３】
前記ピストンの軸方向下部の前記切欠き部の中心軸方向長さは、前記保護板の前記固定部の中心軸方向長さより長く、前記ピストンが下方に位置するときも、前記切欠き部を通って前記流動体が連通していることが好ましい。
ピストンがどの位置にあるときも、流動体がピストンの中心孔まで連通しているので、流動体がスムーズに移動することが出来る。
【００３４】
前記保護板の前記固定部の中心軸方向長さは、前記熱膨張体の膨張により、前記ピストンが上昇する長さより長く、前記ピストンが上方に位置するときも、前記保護板の前記固定部の上端部は、前記ピストンの下部の前記延長部内に位置し、前記保護板の位置が、前記ピストンの下端部の位置とずれないようになっていることが好ましい。
【００３５】
本発明の別の態様は、サーモスタットであって、
サーモエレメントと、
前記サーモエレメントの底部を収容するための下部凹部が形成され、液体の流れる流路が形成された下フレームと、
前記下フレームに固定され、前記ピストンの上部の外周を摺動可能に支持するピストン孔を有する上フレームと、
前記ピストンと一体に結合された開閉弁と、
前記開閉弁が当接するため、前記下フレームに固定された弁座と、
前記サーモエレメントの前記開閉弁を前記下フレームに結合された前記弁座に押し付けるバネと、を備え、
前記サーモエレメントは、底のあるケースと、前記ケースに充填され温度変化により膨張収縮する熱膨張体と、前記ケース内に前記熱膨張体を密封する弾性密封部材と、軸方向に移動可能なピストンと、前記ケースの上部に固定され、前記ピストンを摺動自在に保持するピストン摺動孔を有するガイド部材と、を備え、前記弾性密封部材と前記ガイド部材と前記ピストンとの間に流体室が形成され、前記流体室に変形自在な非圧縮性の流動体が収容され、前記熱膨張体の膨張収縮により、前記流体室内の前記流動体を介して、前記ピストンが前記ガイド部材の前記ピストン摺動孔内を軸方向に移動する様になっていて、
前記ガイド部材の上部の前記ピストン摺動孔の周りにパッキンを収容するためのパッキン溝が形成され、前記パッキン溝に、フッ素樹脂製で前記ピストンを挿入するための中央孔が形成された円筒形のパッキンが、配置されたことを特徴とするサーモスタットである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明では、ピストンの外周面に接する密封部材としてフッ素樹脂製のパッキンを用い、流動体としてオイルを用い、ピストンの中心孔からオイルを注入した後、中心孔を塞ぐ。
こうすると、オイル等の液体状の流動体を用いることが出来る。
【００３７】
フッ素樹脂製のパッキンでシールするので、ピストンの摺動抵抗は小さく、オイル等の液体状の流動体を用いても漏れるおそれはない。フッ素樹脂製のパッキンは、ピストンの外周面に接するので、流動体が膨張してピストンを押上げるとき、ピストンの摺動抵抗が大きくなることはない。
【００３８】
本発明によれば、非圧縮性流動体の漏れの問題がなく、ピストンの摺動抵抗が小さいサーモエレメントを提供することができる。
また、部品の磨耗と劣化が少なく、耐久性の良いサーモエレメントを提供することができる。
また、このような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が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来のダイアフラムタイプのサーモエレメントの縦断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態のサーモエレメントの縦断面図。
【図３】図２のサーモエレメントの高温時の縦断面図。
【図４】図２のサーモエレメントのガイド筒部上部の拡大断面図。
【図５】図２のサーモエレメントのパッキンの拡大断面図。
【図６Ａ】ピストンの縦断面図。
【図６Ｂ】ピストンの底面図。
【図７】図２のサーモエレメントを使用したサーモスタットの縦断面図。
【図８】図７のサーモスタットの高温時の縦断面図。
【図９】図７のサーモスタットの弁座の縦断面図。
【図１０】図７のサーモスタットの弁座の部分の拡大断面図。
【図１１】本発明の第２の実施形態のサーモエレメントのガイド筒部上部の拡大断面図。
【図１２】本発明の第３の実施形態のパッキンの拡大断面図。
【図１３】図１２のパッキンをサーモエレメントのガイド筒部上部に組み込んだ状態を示す拡大断面図。
【図１４】本発明の第４の実施形態のパッキンの拡大断面図。
【図１５】図１４のパッキンをサーモエレメントのガイド筒部上部に組み込んだ状態を示す拡大断面図。
【図１６】本発明の第５の実施形態のパッキンをサーモエレメントのガイド筒部上部に組み込んだ状態を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図２は、本発明の第１の実施形態のサーモエレメントの縦断面図である。本明細書では、図２の上方向、即ちピストンの頂部の方向を上方向として説明する。サーモエレメントは、底部11のある円筒形のケース10と、ケース10のフランジ13を補強する座金15と、ケース10の上部に係合するガイド部材50と、ケース10に封入された熱膨張体21と、熱膨張体21を封止するための弾性密封部材としてのダイアフラム30と、ダイアフラム30とガイド部材50との間に封入された流動体22と、ガイド部材50のガイド筒部に摺動自在に保持されるピストン40と、を備える。更に、ダイアフラム30の上面とピストン40の下端部との間に設けられる保護板32と、ガイド部材50のガイド筒部上部に設けられるパッキン55と、を備える。
【００４１】
ケース10は、薄い金属製で、円形の底部11と、底部11に隣接する円筒形の円筒部12と、円筒部12の上端から半径方向に広がるフランジ13とを有する。フランジ13の上面には、ダイアフラム30の外周部の凸部31を受ける凹部が形成されている。
【００４２】
ケース10の上部にガイド部材50が取り付けられる。ガイド部材50の下端部は、ケース10のフランジ13にかしめるため、ケース10のフランジ13より大径のフランジ51となっている。フランジ51は上下方向の肉厚が厚く、変形しにくくなっている。フランジ51の下面には、ダイアフラム30の外周部の凸部31を受けるための溝が形成されている。
フランジ51の下部は、肉厚が薄く円筒形のかしめ部51aであり、かしめ部51aを半径方向内側に折り曲げて、ダイアフラム30の外周部と、ケースのフランジ13と、座金15とを固定することができる。
【００４３】
ガイド部材50のフランジ51の上は、上に向かって細くなる円錐台形の基部52であり、基部52内に流動体を封入することが出来る。基部52の上は、円筒形のガイド筒部53であり、ガイド筒部53の内側にピストン摺動孔57が形成されている。ピストン摺動孔57の内径はピストン40の外径Dsに適合し、ピストン摺動孔57の内側にピストン40を摺動自在に保持することが出来るようになっている。
【００４４】
ケース10には、パラフィンを含む熱膨張体21が充填され、熱膨張体21の上面は、ダイアフラム30により封止されている。ダイアフラム30は、弾性密封部材の一種である。ダイアフラム30は、中央部が凹状にへこんだほぼ円板状の形状である。外周部には、円周に沿って他の部分より肉厚の厚い凸部31が形成され、凸部31は、ケース10のフランジ13の溝と、ガイド部材50のフランジ51の溝とに入り、ケース10とガイド部材50との間を密封できるようになっている。
【００４５】
ケース10のフランジ13の下側には、ケース10を補強するための座金15が配置される。ケース10の肉厚は冷却水の温度が伝わりやすいように薄くなっている。ケース10のフランジ13は、座金15により補強される。座金15は、平らなリング状の部材であり、外周部には、ケース10のフランジ13の凹部を受ける溝が形成されている。座金15の外径は、ガイド部材50のかしめ部51aの内径に適合する。
座金15と、座金15の上のケース10のフランジ13と、フランジ13の上のダイアフラム30の外周部とは、ガイド部材50のかしめ部51aをかしめて固定される。こうして、ケース10とガイド部材50とは気密に一体化されている。
【００４６】
ガイド部材50の基部52の内面と、ダイアフラム30の上面との間には流動体22を蓄える流体室が設けられている。流体室には非圧縮性の流動体22が充填されている。流動体22は、熱膨張体21が膨張したとき、ピストン40を押し上げる。
従来は、流動体がサーモエレメントの組立て中に漏れないようにするため、流動体として、シリコングリス、黒鉛、粘土を混合したペレット状の混合体を用いていた。本発明では、流動体22として、流動性の良いオイル等の液体状の流動体を用いる。流動体22に用いるオイルは、エンジンオイル、シリコンオイル等の低粘度の潤滑性のある油が好ましい。低粘度のオイルは、気泡が入りにくく、応答性が優れている。
【００４７】
ダイアフラム30の中央部の上面とピストン40の下端部との間には、保護板32が配置されている。保護板32は、フッ素樹脂等の樹脂材料で作成される。保護板32は、ほぼ円板状の保護部33と、保護部33の中央部から上方に円柱状に延びる固定部34とを有する。
保護板32の保護部33の上面は中央部が高く外周部が低くなっていて、ピストン40の下端部を受ける。
【００４８】
保護板32の固定部34は、ピストン40の下部の一対の延長部47にはさまれている。固定部34の中心軸方向長さは、ピストン40の切欠き部46の軸方向長さより小さく、環境温度が低く、流動体22が収縮した状態で、ピストン40の下端部が、保護板32の保護部33に当接しているときも、流体室内の流動体22は切欠き部46を通って、ピストン40の中心孔44に連通している。
保護部33の下面は、ダイアフラム30の上面の形状に合うようにほぼ球面の一部の形状である。保護部33の下面は、ダイアフラム30の上面に支持されていれ、特に結合はされてない。又は、保護部33の下面は、ダイアフラム30の上面に融着等により結合されていても良い。
【００４９】
保護板32は、ピストン40が図２の下方の位置にあるとき、保護板32と、ピストン40の下端部との相互の位置が移動しないように保持し、ダイアフラム30がピストン40の下端部により変形するのを防止する。
保護板32は、保護部33のみとし、円柱状に延びる固定部34はなくても良い。その場合、保護板32の保護部33に上面にピストン40の下端部が接することになる。
【００５０】
保護板32は任意であり、なくても良い。保護板32がない場合は、ピストン40の下端部は、ダイアフラム30の上面の中央部に直接当接する。そのため、ダイアフラム30の上面の中央部を厚くして、ダイアフラム30がピストン40の下端部により変形しにくくする。
【００５１】
図４は、ガイド筒部53の上部の拡大断面図である。ガイド筒部53の内側上部には、ピストン摺動孔57の内径より大きい内径のパッキン溝54が形成されている。
パッキン溝54には、ピストン40の外周部との間をシールするための円筒形のパッキン55と、パッキン55を保持するためパッキン55の上部に設けられる円筒形の保持部材56とがはめ込まれている。
【００５２】
図５は、パッキン55の断面図である。パッキン55はフッ素樹脂で出来ている。パッキン55は、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））製であることが好ましい。パッキン55の外径Dqは、パッキン溝54の内径に適合し、パッキン溝54の内径と等しいか、それより少し大きく、パッキン溝54の内周面とパッキン55の外周面との間を密封する。
【００５３】
パッキン55の中央孔59の内径Dpはピストン40の外径と等しいかそれよりやや小さく、パッキン55の内周面とピストン40の外周面との間を密封する。このように、パッキン55は、ピストン40とガイド部材50のガイド筒部53との間を密封し、流体室内の流動体22が漏れないように保持する。
本発明の実施例では、ピストン40の外径Ds＝3.0ｍｍ、ガイド筒部53のパッキン溝54の内径＝5.0ｍｍとして、パッキン55の外径Dq＝5.0〜5.1ｍｍ、内径Dp＝2.9〜3.0ｍｍ、パッキン55の厚さTp＝3〜5ｍｍである。
【００５４】
保持部材56は、ゴム製である。保持部材56の内径はピストン40の外径より少し大きく、ピストンとの間は少し隙間があく。保持部材56の外径は、パッキン溝54の内径より大きく、パッキン溝54に押し込んで適合する。保持部材56の外径は、パッキン55の外径より大きく、パッキン溝54内のパッキン55の上に配置され、パッキン55を支持し、パッキン溝54の内周面と、保持部材56の外周面との間をシールするものである。保持部材56は、保持部材56の内周面と、ピストン40の外周面との間をシールする機能はなく、ピストン40の摺動抵抗に影響を与えない。
【００５５】
本発明の実施例では、パッキン溝54の内径＝5.0ｍｍとして、保持部材56の外径は、5.1〜5.4ｍｍである。
パッキン55の厚さTpと保持部材56の厚さの合計は、パッキン溝54に収容できる厚さである。
【００５６】
パッキン55はフッ素樹脂で形成されているので、ピストン40の外周面との間の摺動抵抗は小さく、ピストン40は滑らかに摺動することが出来る。また、ピストン40の外周面とガイド部材50のガイド筒部53の内周面との間の密封性は良好で、流動体22がもれることはない。パッキン55は、パッキン溝54に配置され、ピストン40の外周面に接しているので、ピストン40が上方に移動しても、パッキン55が径方向に広がることはなく、ピストン40との摺動抵抗が増すことはない。また、耐摩耗性が良く、耐久性は良好である。
【００５７】
保持部材56は、保持部材56とパッキン溝54の内周面との間をシールする。
第１の実施形態では、図１に示す従来のサーモエレメンに使用されるラバーピストン7と保護板8は設けない。
【００５８】
図６Ａは、ピストン40の縦断面図、図６Ｂは底面図である。
ピストン40は、金属製の円筒状の部材であり、パイプ形状の金属から形成され、軸方向中心部に中心孔44が形成されている。軸方向下部には、ピストン40の外周面から中心孔44まで切欠き部46が形成されている。切欠き部46は対向して一対形成されている。流動体22が、流体室から切欠き部46を通って中心孔44に出入りすることが出来るようになっている。ピストン40の下部の切欠き部46でない部分は、延長部47となっている。
【００５９】
ピストン40は、ガイド部材50のガイド筒部53のピストン摺動孔57に摺動自在に保持される。ピストン40の延長部47の下端部は、保護板32の保護部33で受けられている。保護板32の固定部34は、ピストン40の下部の対向する延長部47にはさまれる。延長部47の内周面は中心孔44と同じ半径の曲面であり、保護板32の固定部34を延長部47から外れないように保持する。
ピストン40の延長部47の下端部は、保護板32に接していることを示すため、図２では実線で示す。
【００６０】
ピストン40の上端部に配置される封止部材42は、円柱形の軸部42aと、軸部42aの一端に形成されたフランジ42bとを有する。軸部42aの外径は、ピストン40の中心孔44の内径に適合し、フランジ42bの外径は、ピストン40の外径とほぼ等しい。
サーモエレメントを組立てた後、ピストン40の中心孔44から流体室に流動体22を注入し、その後、ピストン40の中心孔44上端部を封止部材42で塞ぐことが出来る。
ピストン40の上端部と封止部材42とを固定する方法は、かしめ、溶接その他の方法を用いることが出来る。また、封止部材42を用いる以外に、ピストン40の上端部を潰して中心孔44を塞ぐこともできる。
【００６１】
ピストン40の中ほど外周部は、ガイド筒部53の上部に配置されたパッキン55により封止され、ピストン40が上下方向に移動しても、流動体22は漏れないようになっている。
ピストン40のガイド筒部53の上に出た部分の外周部にリング溝43が設けられている。後述するように、リング溝43には、リング45をはめ込むことが出来る。リング45は、後述するサーモスタットの開閉弁75の中央部を支持し、開閉弁75がピストン40と一体に上下方向に移動するように支持する。
環境温度が低下すると、リング45がガイド部材50の上端に当接して止まり（規定位置）、リング45はストッパーとして作用し、それ以上ピストン40が下方へ移動しないようになっている。ここに、ピストン40の規定位置とは、ピストン40がそれ以上下方へ移動しなくなる位置であり、流体室の流動体22にピストンの圧力がかからなくなる位置である。
【００６２】
中心孔44を有するパイプ形状のピストン40を用い、サーモエレメントを組立ててから、ピストン40の中心孔44から流動体22を注入すると、流動体としてオイル等の流動性の良い液体を用いることが出来る。また、注入する流動体22の量を容易に最適な量に調整することができる。
従来のゴム製パッキンを使用する場合は、流動体としてオイルを用いると、オイルが漏れるおそれがある。しかし、本発明の実施形態では、流動体としてオイルを用いても、フッ素樹脂製のパッキン55のシール性は良好であり、オイルが漏れるおそれはない。
【００６３】
このように、本発明の実施形態では、密封部材としてフッ素樹脂製のパッキン55を用い、流動体22として低粘度のオイルを用い、ピストン40の中心孔44から流動体22を注入する。
サーモエレメントを組立ててから、ピストン40の中心孔44からオイル等の液体状の流動体22を注入するので、液体状の流動体22を用いることが出来る。
フッ素樹脂製のパッキン55でシールするので、ピストンの摺動抵抗は小さく、オイル等の液体状の流動体を用いても漏れるおそれはない。液体状の流動体は、気泡が入りにくいので、応答性が良い。フッ素樹脂製のパッキン55は、ピストン40の外周面に接するので、流動体22が膨張してピストン40を押上げるとき、ピストン40の摺動抵抗が大きくならない。
【００６４】
図２は、環境温度が常温で、熱膨張体21が収縮し、ピストン40に印加されたスプリング80による負荷（図６）により開閉弁75が閉じたときの状態である。ピストン40の中心孔44の内部は、流動体22で満たされている。ピストン40の下端部は、保護板32の保護部33の上面に当接し、固定部34は、ピストン40の一対の延長部47ではさまれている。流体室内の流動体22は、ピストン40の切欠き部46を通って中心孔44の内部と連通している。
【００６５】
図３は、温度が上昇し、熱膨張体21が膨張し、流体室の流動体22が、ピストン40を押し上げた状態を示す。ピストン40の下端部は、ダイアフラム30上の保護板32の保護部33から離れる。延長部47の長さは十分長いので、ピストン40が上昇した状態でも、固定部34の上端部はピストン40の一対の延長部47から出ず、固定部34は一対の延長部47にはさまれている。そのため、ピストン40の延長部47の下端部と保護部33との位置は、ずれることはない。流動体22は、ピストン40の切欠き部46を通って中心孔44の内部と連通している。後述するように、このとき、開閉弁75はガイド部材50の上端から離れ、開弁している。
【００６６】
図３の状態から、環境温度が下がると、熱膨張体21は収縮し、ピストン40に印加されたスプリング80によりピストン40は押し下げられ、保護板32の固定部34は、ピストン40の中心孔44の下部、即ち一対の延長部47ではさまれた空間に更に入る。ピストン40の下端部は、保護板32の保護部33の上面に当接する。サーモエレメントは、図２の状態に戻る。
サーモエレメントの使用中は、環境温度の変化により、図２と３の状態の間でピストン40が上下方向に移動する。
【００６７】
（サーモスタット）
図７は、図２のサーモエレメントを使用したサーモスタットの縦断面図である。サーモスタットは、前述したサーモエレメントの構成部品の他に、下フレーム60と、下フレーム60に一体に取付けられ、下フレーム60の上方に設けられた上フレーム65と、ピストン40と一体に移動する開閉弁75と、上フレーム65に対して開閉弁75を下方に押し付けるスプリング80とを備える。
【００６８】
下フレーム60の中央部は、サーモエレメントのケース10の底部を受けるための下部凹部61である。下部凹部61の中央部は開口している。下フレーム60は、下部凹部61の外側を囲む底面部62と、底面部62に隣接し上方に広がる下部斜面部63を有する。下部斜面部63には開口部63aが形成され、開口部63aを通って冷却水が流れることが出来るようになっている。
【００６９】
下部斜面部63の上端部から外周部64がフランジ状に横方向に広がって形成されている。下部斜面部63に隣接する外周部64の部分は、開閉弁75が当接する弁座70となっている。下フレーム60の外周部64に、上フレーム65を勘合するための勘合孔72が形成されている。
【００７０】
下フレーム60の外周部に上フレーム65が結合されている。上フレーム65は、図７の奥行き方向にある幅を有する部材で、下フレーム60の上側の一部を覆い、上フレーム65のない部分を冷却水が通過することが出来る。
図７に示すように、上フレーム65は、中心軸の両側に対向する２つの側面部66と、側面部66に隣接し、上方に向けて幅が狭まっていく２つの上部斜面部67と、２つの上部斜面部67の間の上部平面部68とを有する。側面部66の下端部に、勘合爪73を有し、勘合爪73を下フレームの勘合孔72に勘合させて、上フレーム65は下フレーム60に結合されている。上部平面部68の中心部は、下方に折れ曲がり、ピストン孔69が形成され、ピストン孔69にピストン40を摺動自在に保持することが出来る。
【００７１】
下フレーム60の外周部64の下部斜面部63に隣接する部分は、弁座70となっている。弁座70の上面は、開閉弁75の外周部76と当接する。
【００７２】
図９は、開閉弁75の縦断面図である。図９の一部の拡大断面図である図１０に示すように、開閉弁75の外周部76には、ゴム焼付け部71が設けられている。ゴム焼付け部71は、弁座70に当接し、開閉弁75の外周部と密着し、開閉弁75を完全に閉じることが出来るようになっている。
【００７３】
開閉弁75の中心部には、ピストン孔77が形成されている。ピストン40は、ピストン孔77を貫通する。開閉弁75のピストン孔77の周りの部分は、ピストン40のリング溝43にはめ込まれたリング45の上面に当接し、ピストン40が上方へ移動すると、開閉弁75はピストン40に固定されたリング45に押上げられて、ピストン40と一体に移動するようになっている。
【００７４】
上フレーム65の上部平面部68の内面と、開閉弁75の外周部76の上面との間には、スプリング80が配置されている。スプリング80は、開閉弁75を弁座70に対して押圧し、環境温度が低いときは、開閉弁75が弁座70に押し付けられて、閉じるようにする。
【００７５】
図８は、環境温度が上昇し、熱膨張体21が膨張し、流体室の流動体22が、ピストン40を押し上げ、開閉弁75が開いた状態を示す。開閉弁75はガイド部材50の上端から離れ、ピストン40の下端部は、ダイアフラム30の上面に留まる保護板32から離れている。
【００７６】
図８の状態から、環境温度が下がると、熱膨張体21は収縮し、スプリング80により、開閉弁75を介してピストン40に印加された負荷により、ピストン40は押し下げられ、図７の状態に戻る。サーモスタットの使用中は、環境温度の変化により、図７と８の状態の間でピストン40が上下方向に移動し、開閉弁75が開閉する。
【００７７】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態のサーモエレメントのガイド筒部53の上部の拡大断面図である。第２の実施形態は、ガイド筒部53の上部のパッキンを複数としたものである。図４に示す第１の実施形態では、パッキン溝54に１つのパッキン55が配置されているが、図１１に示す第２の実施形態では、パッキン溝54に２つの円筒形のパッキン55a,bが配置されている。パッキン55aの上側に保持部材56が配置されている。
【００７８】
各々のパッキン55a,bは、内周面でピストン40の外周面との間をシールし、外周面でパッキン溝54の内周面との間をシールする。２つのパッキン55a,bを設けると、それぞれのパッキンが封止機能を有するので、信頼性が向上する。
また、パッキンの数を３つ以上にすることも出来る。
【００７９】
パッキン55aの上側の保持部材56に加えて、パッキン55bの下側にも保持部材56を設けることも出来る（図示せず）。
第１の実施形態の１つのパッキン55の代わりに、第２の実施形態の２つのパッキン55a,bを使用して、サーモエレメントを作成することが出来、そのサーモエレメントを使用したサーモスタットを作成することが出来る。
【００８０】
（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態のサーモエレメントのパッキン55'の拡大断面図である。パッキン55'は、フッ素樹脂製で、円筒形である。パッキン55'の下面55c'は平面である。パッキン55'の中央孔59'の厚さ方向下部に、下面に向かって内径が小さくなるようにテーパが付いたテーパ部58'が形成されている。テーパ部58'の下端の内径Dt'は、中央孔59'の内径Dp'より小さく、ピストン40の外径Dsより小さくなっている。テーパ部58'の厚さTt'は、パッキン55'の厚さTp'の1/4〜1/2が好ましい。
【００８１】
図１３は、パッキン55'をサーモエレメントのガイド部材50のガイド筒部53に組み込み、パッキン55'の中央孔59'にピストン40を挿入した状態の断面図である。パッキン55'の中央孔59'にピストン40を挿入すると、テーパ部58'はピストン40により押し広げられ、テーパ部58'の内径も中央孔59'の内径Dpと等しくなる。
【００８２】
パッキン55'の下面55c'の中心軸に近い部分は、内側に向かって低くなる傾斜が付くように変形する。パッキン55'が図１３の状態に変形しても、パッキン55'と保持部材56とがパッキン溝54に収容できるように、パッキン55'の厚さと、保持部材56の厚さとの合計は、パッキン溝54の高さより若干小さく設定することが出来る。
本発明の実施例では、ピストン40の外径Ds'＝3.0ｍｍ、ガイド筒部53のパッキン溝54の内径＝5.0ｍｍとして、パッキン55'の外径5.0〜5.1ｍｍ、内径Dp'＝2.9〜3.0ｍｍ、テーパ部58'の下端の内径Dt'＝2.4〜2.6ｍｍ、テーパ部58'の厚さTt'＝0.3〜1.0ｍである。パッキン55'の厚さTp'＝3〜5ｍｍである。
【００８３】
パッキン55'はテーパ部58'の下端部の内径が小さいので、ピストン40の外周面により内径が広げられてピストン40の外周面と緊密に密着し、流動体を確実に密封することが出来る。フッ素樹脂製のパッキン55'の摩擦抵抗は小さく、パッキン55'のテーパ部58'の高さ方向の長さは短いので、ピストン40の摺動抵抗は殆ど大きくならない。パッキン55'はフッ素樹脂製なので、耐摩耗性がよく、テーパ部58'の磨耗も少ない。
【００８４】
ゴム製のパッキンを使用する場合は、ゴムは耐摩耗性がよくないので、このようなテーパ部を形成しても、テーパ部は磨耗してしまう。フッ素樹脂製のパッキンは、テーパ部58を形成しても磨耗が少なく、シール性能の低下は少ない。このようなテーパ部58'は、パッキンがフッ素樹脂製なので、成形することができる。
【００８５】
第１の実施形態のパッキン55の代わりに、第３の実施形態のテーパ部58'を有するパッキン55'を使用して、サーモエレメントを作成することが出来る。そのサーモエレメントを使用したサーモスタットを作成することが出来る。
【００８６】
（第４の実施形態）
図１４は、本発明の第４の実施形態のパッキン55"の拡大断面図である。第４の実施形態のパッキン55"は、テーパ部58"が形成されている。パッキン55"の下面55c"が中心軸に向かって低くなる円錐形の傾斜がついている。その他の点は、第３の実施形態のパッキン55'と同様である。パッキン55"は、下面55c"が中心軸に向かって低くなる斜面なので、テーパ部58"は、屈曲しやすく、ピストン40の外周面をより良くシールすることが出来る。
【００８７】
図１５は、パッキン55"をサーモエレメントのガイド部材50のガイド筒部53に組み込み、パッキン55"の中央孔59"にピストン40を挿入した状態の断面図である。パッキン55"の中央孔59"にピストン40を挿入すると、テーパ部58"はピストン40により押し広げられ、テーパ部58"の下端の内径Dt"もピストン40の外径Dsと等しくなり、中央孔59"の内径Dp"と等しくなる。
【００８８】
パッキン55"の下面55c"は、中心軸に向かって低くなる傾斜が付いているが、ピストン40を挿入した状態では、下面55c"の内側部分は、更に内側に向かって傾斜が急になる。
図１５では、ガイド筒部53のパッキン溝54の下面54c"は、パッキン55"の下面55c"に合わせて傾斜が付いている。パッキン溝54の下面54c"に傾斜が付いていると、パッキン55"の外周部の下端部が、パッキン溝54の内周面の下端部に当接するようにし、テーパ部58"の下端部が下面54c"の最も内側の部分に当接するようにすることが出来る。パッキン溝54内でパッキン55"が安定する。
パッキン溝54の下面は、図１３に示す第３の実施形態のように傾斜していなくても良い。
【００８９】
第２の実施形態の２つのパッキン55a,bの代わりに、第３の実施形態のテーパ部58を有するパッキン55'を用い、テーパ部58'を有するパッキン55'を２つ重ねて用いることも出来る。テーパ部58を有するパッキン55'を２つ用いることにより、更に密封性がよくなる。
第２の実施形態の２つのパッキン55a,bのうち、上側のパッキンは、第２の実施形態の円筒形のパッキン55aを用い、下側のパッキンは、テーパ部58'を有するパッキン55'を用いることも出来る。
保持部材56は、設けてもよく、設けなくてもよい。
第４の実施形態のテーパ部58"を有し下面55c"に傾斜の付いたパッキン55"を２つ重ねて用いることも出来る。
【００９０】
第２の実施形態の２つのパッキン55a,bのうち、上側のパッキンは、第２の実施形態の円筒形のパッキン55aを用い、下側のパッキンは、テーパ部58'を有し、下面55c"に傾斜の付いたパッキン55"を用いることも出来る。保持部材56は、設けてもよく、設けなくてもよい。
【００９１】
（第５の実施形態）
図１６は、本発明の第５の実施形態のパッキン55dを使用したサーモエレメントのガイド部材50のガイド筒部53の拡大断面図である。第５の実施形態では、パッキン55dは、円筒形で、中央孔59dが形成されている。パッキン55dの上部は外径が小さい部分が設けられている。パッキン溝54内でパッキン55dの外径が小さい部分の周りに、ゴム製の保持部材56dが配置される。即ち、保持部材56dは、パッキン55dの上部の外周部を囲むように配置される。
【００９２】
図１６の実施形態では、パッキン55dがピストン40の外周面に接触し、ゴム製の保持部材56dは、ピストン40の外周面に接触しないので、ピストンの摺動抵抗は低い。保持部材56dにより、パッキン溝54の内周面と保持部材56dとの間は確実にシールされる。
第５の実施形態のパッキン55dの下部に、テーパ部を形成することも出来る。
【００９３】
第１〜５の実施形態では、ピストン40の外周面に接する密封部材としてフッ素樹脂製のパッキン55を用い、流動体22としてオイルを用い、ピストン40の中心孔44からオイルを注入した後、中心孔44を塞ぐ。
こうすると、サーモエレメントを組立てた後、ピストン40の中心孔44から流動体22を注入することが出来るので、オイル等の液体状の流動体を用いることが出来る。
フッ素樹脂製のパッキン55でシールするので、ピストンの摺動抵抗は小さく、オイル等の液体状の流動体を用いても漏れるおそれはない。フッ素樹脂製のパッキン55は、ピストン40の外周面に接するので、流動体22が膨張してピストン40を押上げるとき、ピストン40の摺動抵抗が大きくならない。
【００９４】
第１〜５の実施形態として、本発明のサーモエレメントを自動車用サーモスタットに組付けた実施形態を説明したが、これに限定するものではなく、本発明のサーモエレメントを他の装置に組付けることもでき、その場合も同様の効果が得られる。
【００９５】
本発明の第１〜５の実施形態として、主にダイアフラムタイプのサーモエレメントについて説明したが、本発明はこれに限定されず、スリーブタイプ等他の種類のサーモエレメントでも、非圧縮性の流動体を介してピストンを押し出すサーモエレメントについて、流動体を密封する場合に適用することが出来る。
【符号の説明】
【００９６】
1  ケース
2  熱膨張体
3  ダイアフラム
4  流動体
5  ガイド部材
6  ピストン
7  ラバーピストン
8  保護板
10  ケース
11  底
12  円筒部
13  フランジ
15  座金
21  熱膨張体
22  流動体
30  ダイアフラム
31  凸部
32  保護板
33  保護部
34  固定部
40  ピストン
42  封止部材
42a  軸部
42b  フランジ
43  リング溝
44  中心孔
46  切欠き部
47  延長部
50  ガイド部材
51  フランジ
51a  かしめ部
52  基部
53  ガイド筒部
54  パッキン溝
54c"  下面
55  パッキン
55c'  下面
56  保持部材
57  ピストン摺動孔
58  テーパ部
59  中央孔
60  下フレーム
61  下部凹部
62  底面部
62a  開口部
63  下部斜面部
64  外周部
65  上フレーム
66  側面部
67  上部斜面部
68  上部平面部
69  ピストン孔
70  弁座
71  ゴム焼付け部
72  勘合孔
73  勘合爪
75  開閉弁
76  外周部
77  ピストン係止孔
80  スプリング
【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６Ａ】
2014153203.tif 000008
【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月23日(2013.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底のあるケースと、前記ケースに充填され温度変化により膨張収縮する熱膨張体と、前記ケース内に前記熱膨張体を密封する弾性密封部材と、軸方向に移動可能なピストンと、前記ケースの上部に固定され、前記ピストンを摺動自在に保持するピストン摺動孔を有するガイド部材と、を備え、前記弾性密封部材と前記ガイド部材と前記ピストンとの間に流体室が形成され、前記流体室に変形自在な非圧縮性の流動体が収容され、前記熱膨張体の膨張収縮により、前記流体室内の前記流動体を介して、前記ピストンが前記ガイド部材の前記ピストン摺動孔内を軸方向に移動するサーモエレメントであって、
前記ガイド部材の上部の前記ピストン摺動孔の周りにパッキンを収容するためのパッキン溝が形成され、前記パッキン溝に、フッ素樹脂製で前記ピストンを挿入するための中央孔が形成された円筒形のパッキンが配置され、
前記ピストンには中心軸に沿って中心孔が形成され、
前記ピストンの下端部と前記弾性密封部材の中央部上面との間に、前記弾性密封部材を保護するための保護板が設けられ、
前記保護板は、前記弾性密封部材に当接する円板状の保護部と、前記保護部の中央部から前記ピストンの中心軸方向に延びる円柱状の固定部とを有し、前記固定部は前記ピストンの下部の前記中心孔内に収容されることを特徴とするサーモエレメント。
【請求項２】
請求項１に記載のサーモエレメントであって、
前記パッキンは、前記中央孔の下部に前記パッキンの下面に下に向かって内径が小さくなるテーパが付いたテーパ部が形成されたサーモエレメント。
【請求項３】
請求項２に記載のサーモエレメントであって、
前記パッキンの下面は、前記中央孔に向かって下向きに傾斜した円錐形であるサーモエレメント。
【請求項４】
請求項３に記載のサーモエレメントであって、
前記パッキン溝の下面は、前記中央孔に向かって下向きに傾斜しているサーモエレメント。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のサーモエレメントであって、
前記パッキン溝に、前記パッキンを支持し、前記パッキン溝との間を密封するための保持部材が配置されたサーモエレメント。
【請求項６】
請求項５に記載のサーモエレメントであって、
前記保持部材は、前記パッキンの上面の上に配置されたサーモエレメント。
【請求項７】
請求項５に記載のサーモエレメントであって、
前記保持部材は、前記パッキンの上部の外周部の周りに配置されたサーモエレメント。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載のサーモエレメントであって、
前記パッキン溝に複数の前記パッキンが配置されたサーモエレメント。
【請求項９】
請求項１に記載のサーモエレメントであって、
前記流動体はオイルであり、前記サーモエレメントを組立てた後、前記ピストンの前記中心孔を通って、前記オイルが注入され、前記中心孔の上端部は、サーモエレメントが組立てられた後に封止部材で封止されるサーモエレメント。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のサーモエレメントであって、
前記ピストンの軸方向下部には、前記ピストンの外周面から前記中心孔まで、中心軸方向に延びる切欠き部が形成され、前記ピストンの軸方向下部の前記切欠き以外の部分は延長部であり、前記流体室から、前記切欠き部を通って前記中心孔まで前記流動体が連通しているサーモエレメント。
【請求項１１】
請求項１０に記載のサーモエレメントであって、
前記ピストンの軸方向下部の前記切欠き部の中心軸方向長さは、前記保護板の前記固定部の中心軸方向長さより長く、前記ピストンが下方に位置するときも、前記切欠き部を通って前記流動体が連通しているサーモエレメント。
【請求項１２】
請求項１１に記載のサーモエレメントであって、
前記保護板の前記固定部の中心軸方向長さは、前記熱膨張体の膨張により、前記ピストンが上昇する長さより長く、前記ピストンが上方に位置するときも、前記保護板の前記固定部の上端部は、前記ピストンの下部の前記延長部内に位置し、前記保護板の位置が、前記ピストンの下端部の位置とずれないようになったサーモエレメント。
【請求項１３】
サーモスタットであって、
サーモエレメントと、
前記サーモエレメントの底部を収容するための下部凹部が形成され、液体の流れる流路が形成された下フレームと、
前記下フレームに固定され、前記ピストンの上部の外周を摺動可能に支持するピストン孔を有する上フレームと、
前記ピストンと一体に結合された開閉弁と、
前記開閉弁が当接するため、前記下フレームに固定された弁座と、
前記サーモエレメントの前記開閉弁を前記下フレームに結合された前記弁座に押し付けるバネと、を備え、
前記サーモエレメントは、底のあるケースと、前記ケースに充填され温度変化により膨張収縮する熱膨張体と、前記ケース内に前記熱膨張体を密封する弾性密封部材と、軸方向に移動可能なピストンと、前記ケースの上部に固定され、前記ピストンを摺動自在に保持するピストン摺動孔を有するガイド部材と、を備え、前記弾性密封部材と前記ガイド部材と前記ピストンとの間に流体室が形成され、前記流体室に変形自在な非圧縮性の流動体が収容され、前記熱膨張体の膨張収縮により、前記流体室内の前記流動体を介して、前記ピストンが前記ガイド部材の前記ピストン摺動孔内を軸方向に移動するようになっていて、  前記ガイド部材の上部の前記ピストン摺動孔の周りにパッキンを収容するためのパッキン溝が形成され、前記パッキン溝に、フッ素樹脂製で前記ピストンを挿入するための中央孔が形成された円筒形のパッキンが、配置され、
前記ピストンには中心軸に沿って中心孔が形成され、
前記ピストンの下端部と前記弾性密封部材の中央部上面との間に、前記弾性密封部材を保護するための保護板が設けられ、
前記保護板は、前記弾性密封部材に当接する円板状の保護部と、前記保護部の中央部から前記ピストンの中心軸方向に延びる円柱状の固定部とを有し、前記固定部は前記ピストンの下部の前記中心孔内に収容されることを特徴とするサーモスタット。