(57)【要約】【課題】  シール性や摺動性の低下を起こすことがないアクチュエータを提供する。【解決手段】  その長軸方向に伸縮自在に構成された本体部３と、該本体部３の長軸方向の端面５に取り付けられた作動軸部７とを備え、前記本体部３の内部に、凍結によって膨張する水１１を封入したアクチュエータ１である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その長軸方向に伸縮自在に構成され、内部が密閉された本体部（３）と、該本体部（３）の長軸方向の端面（５）に取り付けられた作動軸部（７）とを備え、前記本体部（３）の内部に、凍結によって膨張する作動液（１１）を封入したことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記本体部（３）の外側面（９）を蛇腹形状に形成することにより、長軸方向に伸縮自在に構成したことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記作動軸部（７）を、本体部（３）の長軸方向に沿って指向配置させたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記作動液は、水（１１）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに関し、更に詳しくは、凍結膨張を起こす液体を充填及び封止したアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水の凍結膨張を利用したものとして、凍結防止装置がある。この装置は、図３に示すように、本体１０１の内部に形成した隔壁１１１で水が通過する通水路を１次室１０４と２次室１０８、該２次室１０８と連通し排水口１１０を備えた排水室１０９に区画している。
【０００３】
前記隔壁１１１は、１次室１０４と２次室１０８の間に止水用の第１弁口１１２、及び２次室１０８と排水室１０９の間に水抜き用の第２弁口１１３を形成し、前記１次室１０４から２次室１０８及び排水室１０９にかけてシャフト１１４を上下摺動自在に装着している。
【０００４】
このシャフト１１４は、各弁口１１２，１１３を開閉する弁体１１７，１２３を有し、端部に形成したピストン１１５と本体１０１の内壁の間に、温度変化により体積が膨張又は収縮する液体１０７を充填した充填室１０６を形成している。そして、前記シャフト１１４は充填室１０６内の液体１０７の体積膨張又は体積収縮により上下に摺動し、止水及び水抜きを可能にしている。なお、前記ピストン１１５の外周面には、リング状のパッキン１１６が嵌め込まれている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３３６１８１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の背景技術においては、図４に示すように、筒状の本体１０１の内面１０１ａに、パッキン１１６及びピストン１１５の端縁１１６ａ，１１５ａが内面１０１ａに摺接しながら、ピストン１１５が上下に移動するため、端縁１１５ａ，１１６ａと内面１０１ａとの間に液体１０７が混入して該液体１０７が凍結した場合に、ピストン１１５によるシール性が低下したり、ピストン１１５の摺動が効率的に行われなくなるおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、シール性や摺動性の低下を起こすことがないアクチュエータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載されたアクチュエータは、その長軸方向に伸縮自在に構成され、内部が密閉された本体部と、該本体部の長軸方向の端面に取り付けられた作動軸部とを備え、前記本体部の内部に、凍結によって膨張する作動液を封入したことを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載されたアクチュエータは、請求項１に記載のアクチュエータであって、前記本体部の外側面を蛇腹形状に形成することにより、長軸方向に伸縮自在に構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載されたアクチュエータは、請求項１又は２に記載のアクチュエータであって、前記作動軸部を、本体部の長軸方向に沿って指向配置させたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載されたアクチュエータは、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクチュエータであって、前記作動液は、水であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載されたアクチュエータによれば、長軸方向に伸縮自在に構成された本体部内に、凍結膨張する作動液を封入しているため、外気温度が低下して作動液が凍結するだけで確実に作動軸部を長軸方向に移動させることができ、簡単な構造でかつ安価なコストなアクチュエータが得られる。このアクチュエータは、例えば、安価なコストが要求されている軽自動車等のエンジンルーム前端に配置するシャッターなどに好適に採用することができる。また、本体部内の作動液の凍結膨張を用いているため、作動軸部の移動を阻害することがない。
【００１２】
請求項２に記載されたアクチュエータによれば、前記本体部の外側面を蛇腹形状に形成しているため、作動液の凍結膨張によって、簡単な構造で、確実かつ効率的に本体部を伸縮させることができる。また、従来のピストン方式においては、ピストンのパッキンと本体の内面とのシール構造を用いていたが、本発明によれば、このシール構造が必要なくなる。
【００１３】
請求項３に記載されたアクチュエータによれば、前記作動軸部を、本体部の長軸方向に沿って指向配置しているため、本体部が長軸方向に伸縮するに伴って作動軸部も同時に長軸方向に移動し、本体部からの押出力が直接的かつ効率的に作動軸部に伝達される。
【００１４】
請求項４に記載されたアクチュエータによれば、前記作動液として、コストが安価で容易に入手できる水を用いているため、アクチュエータのコストも安価に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態によるアクチュエータを示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【００１７】
これらの図に示すように、本実施形態によるアクチュエータ１は、内部が密閉された略筒状の本体部３と、該本体部３の一端側の端面５に固定された作動軸部７とからなり、前記本体部３内には、作動液である水１１が封入されている。
【００１８】
前記本体部３は、例えば合成樹脂やゴムなどの可撓性を有するものから形成され、両端に設けられた端面５と、蛇腹状に形成された外側面９とから一体に形成されている。また、内部は外方から画成されて密閉状態になっており、図１，２の矢印方向に示す長軸方向に伸縮自在に構成されている。
【００１９】
そして、作動液として、本実施形態では水１１を封入しており、凍結によって体積が大きくなる。具体的には、水１１の凍結膨張率は、約１．１であるため、凍結によって形成される氷の体積は液体の水１１の約１．１倍にまで膨張する。なお、作動液としては、水１１に限定されることなく、凍結によって体積が膨張する液体を広く好適に用いることができる。
【００２０】
また、作動軸部７は、細長い棒状に形成されており、前記本体部３の端面５の中央部に取り付けられている。この作動軸部７は、本体部３の長軸方向に沿って指向配置されており、前記端面５が左右に移動すると、この作動軸部７も同時に左右に移動するように構成されている。
【００２１】
前記構成を有するアクチュエータ１の作動について説明する。
【００２２】
まず、作動液である水１１は、通常の室温レベル（例えば、約２５℃近傍）では凍結せずに、液体の状態で本体部３内に封入されている。
【００２３】
次いで、外気温度が徐々に低下して０℃以下になると、作動液が凍結を開始する。ここで、水１１は凍結によって体積が増加する凍結膨張を起こすため、本体部３内に封入された水１１も凍結によって体積が大きくなる。また、本体部３の外側面９は蛇腹状に形成されているため、水１１の凍結膨張によって、本体部３が長軸方向に膨張し始め、本体部３の端面５も左右に移動する。
【００２４】
そして、端面５に取り付けられている作動軸部７は、端面５と共に図２の右方向に移動する。
【００２５】
なお、本実施形態によれば、作動液である水１１の凍結時における本体部３内の内圧は、０℃から急激に上昇し、−５℃における内圧で約５０ｋｇ／ｃｍ２に達するため、アクチュエータ１として充分な押出力及びストロークを確保することができる。
【００２６】
また、水１１の液体状態における膨張係数は０．２０７×１０−３であるため、２５℃から９０℃迄の最大膨張率は約１．０１となり、通常の使用条件下では、水１１の体積膨張による悪影響はない。
【００２７】
そして、本実施形態によるアクチュエータ１は、例えば自動車の前端部に設けられる熱交換器のシャッターに適用することができる。つまり、外気温が低いときには、オーバークールを防止するべく、自動車前端に、開閉自在に構成されたシャッターを配設し、エンジンルーム内へ低温の外気が流入することを防止して熱交換器に外気が当たらないようにする場合があるが、このシャッターの開閉動作を前記アクチュエータ１を介して行うことができる。
【００２８】
前記シャッターは、一般には、電子制御によって開閉操作し、外気温センサー、モータアクチュエータ、及びコントローラが必要になるため、特に軽自動車等の廉価な車両には、コスト面で採用が困難という問題があった。しかし、本実施形態によるアクチュエータ１を用いてシャッターの開閉動作を行うようにすれば、安価なコストで確実な開閉が行える。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態によるアクチュエータを示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】従来の凍結防止装置を示す断面図である。
【図４】図３の要部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…アクチュエータ
３…本体部
５…端面
７…作動軸部
９…外側面
１１…水（作動液）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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